cdznte核探测器的制备与性能测试的研究

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1、上海大学硕士学位论文摘要CdZnTe(CZT)核辐射探测器具有较高的探测效率和较好的能量分辨率，广泛应用于X、Y射线探测和成像装置，在国家安全防务、核探测、核控制、天体物理以及医学等领域具有巨大的应用前景。当前CZT器件发展的瓶颈与关键是CZT晶体的质量和器件制各工艺，本论文着重研究了不同电极沉积工艺对CZT探测器性能的影响，设计了CZT探测器的前置放大器，并研究了CZT探测器的能谱响应性能，主要研究内容与结果如下：1、采用超声波扫描(SAM)、俄歇电子能谱分析技术(AES)、电极粘附力测试和I．V特性测试等方法

2、，分别研究了化学沉积、溅射和真空蒸发三种不同沉积工艺制备的电极接触的界面特性(A“口．CZT)。结果表明：化学法沉积的Au电极与CZT表面的附着力较大，欧姆接触特性也较好，但该电极的沉积工艺不容易控制，电极接触层的均匀性较差，Au电极与cZT之间的互扩散作用也较明显；溅射沉积的Au电极有着较高的附着力，但溅射法对CZT表面的损伤较大，且欧姆接触特性较差；真空蒸发法沉积工艺容易控制，电极接触层较为均匀，Au电极与CZT之间的相互扩散较小，且欧姆接触特性较好，缺点是电极附着力相对较小。在上述工艺研究的基础上，本文又提

3、出了新的电极制备工艺，即CffAu复合电极制备工艺，并对该工艺下制备的器件进行了性能研究。实验结果表明，CffAu复合电极的附着力较大，电极接触层较为均匀，欧姆接触特性也较好，且其探测器能量分辨率较高。从综合特性考虑，相对于上述三种传统的电极制各工艺，CffAu复合电极沉积工艺是一种较为理想的CZT探测器的电极制备工艺，未见有文献报道。2、本文首次将微电子领域的热循环老化试验手段应用于CZT探测器的电极老化研究，系统研究了上述四种不同电极制备工艺所制得的CZT探测器在老化试验后的力学性能、电学性能以及能谱响应特性

4、。结果表明：在老化试验后，这四种工艺制备的CZT探测器电极接触的附着力均有明显下降，但在老化试验的初期，附着力下降较快；当老化热循环试验达到一定程度后，随热循环周期的增加，附着力的变化将趋于平缓。在这四种工艺中，溅射工艺制备的Au电极受到老化作用的影响最为明显，而其余三种工艺制备的电极受老化作用的影响较V上海大学硕士学位论文小：老化作用对CZT探测器电极的电学性能也有很大影响，特别是溅射沉积和真空蒸发工艺制各的Au电极，经老化试验后，其欧姆接触特性明显变差。电极老化试验对不同电极的CZT探测器的能谱响应有不同影响

5、。对于真空蒸发Au电极的探测器，经老化试验后，其能量分辨率明显变差，由老化试验前的8．3％变化为9．5％；而对于Cr／Au复合电极的探测器，’经老化试验后，其能量分辨率仍然接近于5％，并没有发生很明显的变化。J3、根据电荷灵敏放大器的基本特性，研制出了和本文制备的CZT探测器相匹配的前置放大电路，该放大电路能够很好地将电荷转化为电信号放大输出，且放大因子达到了1013V／c，通过主放大器的进一步放大后能够在示波器上显示出较为真实的相形脉冲，实验结果与模拟信号数据相～致。4、研究了不同偏压、辐射条件对CZT探测器能

6、谱响应性能的影响，实验结果表明，偏压对CZT探测器的能量分辨率能产生很大的影响，过高或过低的偏压都不能产生较好的能量分辨率，不同的CZT探测器需要加载不同的偏压条件。此外，辐射源的入射方向也会影响CZT探测器的能谱响应性能，当辐射源从阴极入射时，CZT探测器的能谱响应性能较好。关键词：核辐射探测器：CdZnTe：电极制备；电极退化；前置放大器V上海大学硕士学位论文ABSTRACTCdZnTe(CZT)nucleardetectorshavebeenwidelyutilizedasX、Yraydetectorsan

7、dimaginginstrumentsforitshighdetectingefficiencyandgoodenergyresolution，andithasbecomeapreferenceformanyapplicationsasamaterialinthefieldofnationalsecurity,nucleardetecting，nuclearcontrol，astr6physicalresearchandmedicalimaging，etc．ThedevelopmentofthenovelCZTd

8、etectorsisdependentOHthequalityoftheCZTcrystalsandthefabricationprocessingofthedetectors．Inthispaper,variousdepositionprocessesforelectrodefabricationweredevelopedandtheirinfluenceonthede