[发明专利]高电阻率碲锌镉晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电阻率碲锌镉(以下简称Cd_1-xZn_xTe)晶体的制备方法。

背景技术

Cd_1-xZn_xTe晶体是制造室温X射线和γ射线探测器的最理想半导体材料之一，一般来说，制造X射线和γ射线探测器要求Cd_1-xZn_xTe晶体电阻率不低于10⁹Ω·cm。

文献“J.Vac.Sci.Technol.，1992年，Vol.B10(4)”公开了美国Aurora TechnologiesCorporation采用高压法生长Cd_1-xZn_xTe晶体的方法，所制备的Cd_1-xZn_xTe晶体电阻率高达1.1×10¹⁰Ω·cm。

文献“J.Electro.Mater.，2004年，Vol.33(6)”公开了美国eV products公司采用高压法生长Cd_1-xZn_xTe晶体的方法，所制备的Cd_1-xZn_xTe晶体电阻率为(1～4)×10¹⁰Ω·cm。

但上述方法要求设备耐高压，晶体生长过程中危险性大。而且，由于存在裂纹和多晶现象，这种方法生产的Cd_1-xZn_xTe晶体利用率很低，仅有4～10％，因此生产成本很高。

文献“IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference.2001年，”公开了一种低压布里奇曼法生长Cd_1-xZn_xTe晶体的方法，该方法结合Cd补偿与In掺杂，生长出的Cd_1-xZn_xTe晶体电阻率为10⁹～10¹⁰Ω·cm。但是这种方法对Cd的补偿量和In的掺杂浓度要求非常精确，同时还会因为生长及退火条件的不同导致截然不同的结果，因此重复性较差，且不易掌握。

发明内容

①要解决的技术问题：为了克服现有技术制备高电阻率Cd_1-xZn_xTe晶体时对设备要求高的不足，本发明提供一种高电阻率Cd_1-xZn_xTe晶体的制备方法，采用五段式常压单晶生长炉，在晶体生长过程加入过量的Te，为Cd_1-xZn_xTe晶体生长提供足够多的深能级Te_Cd²⁺，可以降低生产成本，得到稳定高电阻率的Cd_1-xZn_xTe晶体。制备出电阻率高达(1～3)×10¹⁰Ω·cm的Cd_0.9Zn_0.1Te晶体，同时Cd_1-xZn_xTe晶锭中In的分凝因数更趋近于1，使得整个晶锭电阻率变化较小，可以提高Cd_0.9Zn_0.1Te晶体均匀性和利用率，并对γ射线探测有良好的分辨率。

②技术方案：一种高电阻率碲锌镉晶体的制备方法，其特点是包括以下步骤：

(a)按照化学计量配比将满足Cd_0.9Zn_0.1Te的纯度为7个9的原料装入高纯石英坩埚内部，加入原料质量百分数为0.5～2％的过量Te，和体积浓度为(1～6)×10¹⁸cm^-3的In；

(b)对石英坩埚内部抽真空，当真空度达到5×10^-5Pa时，封接石英坩埚；

(c)将坩埚放入可以摇摆的合成炉中进行180～210小时原料合成，使之发生化合反应并混合均匀；

(d)将坩埚放入五段式晶体生长炉中采用下降式垂直布里奇曼法进行晶体生长，生长条件为温度梯度13～16K/cm，坩埚下降速率为0.5～1.5mm/h，生长时间为480～510小时。