用于X射线成像的非晶硒合金膜的制备和性能测试.pdf

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1、第卷第期光学学报，年月，文章编号：（）用于!射线成像的非晶硒合金膜的制备和性能测试）））））徐向晏牛憨笨阔晓梅王云程郭振琪(），中国科学院西安光学精密机械研究所光电子部，西安)），西北大学分析测试研究中心，西安摘要：在射线诊断成像方面，非晶硒（）是最有前途的探测材料之一。通过实验研究了合金膜的制备方法，用飞行时间方法测量了载流子的漂移迁移率和寿命，讨论了对合金膜性能有重要影响的因素。通过对!厚合金膜射线光电流的测量，确定了合金膜对射线的光电响应特性。实验表明，合金膜具有线性的光电转换特性；灵敏度与场强有关。在!场强下，对于医疗诊断常用的轫致辐射射线谱，用射线在合金膜中产生一电子空穴对

2、约需的能量。关键词：非晶硒合金；射线成像；飞行时间；射线光电流；灵敏度中图分类号：文献标识码：引言百微米厚的合金膜测试对射线的光电响应，并重点讨论了灵敏度与电场强度的关系。非晶硒（）具有空间分辨率高、介电常数低、电阻率高等优良性能，许多工作者试图将应用［，］合金材料的制备和合金膜蒸镀于探测射线诊断成像中。年，提出利用的优良光电导性能研制薄膜晶体管是十分优良的光电导材料，利用热蒸镀的［］（）读出信号的固体射线成像器件；方法可获得极其细密、有很高空间分辨率的非晶态年，提出利用研制电子束扫描读出信号膜。但这种非晶态膜热稳定性不好，常温下就会逐［］的射线视像管，其基本结构与可见光光电导视渐晶

3、化而形成电阻率很低的微晶，使靶面暗电流急像管类似。目前广泛使用的影像增强器加的剧增大；晶化区各像素信号混在一起，严重影响空间成像系统（），进行了多次光电转换，图像分分辨率；晶化使硒的体积缩小，进一步引起膜层出现辨率低；而射线成像器件是光电一次直接转裂纹，晶化应力甚至使膜层从衬底剥落。因此，换成像，图像分辨率高。特别是用薄膜晶体管读出用作射线光电导时，必须防止晶化。膜晶化［，］信号的射线成像器件，可实现射线成像器与很多因素有关，如温度、杂质、衬底材料等，光［］件的平板化、数字化和固体化，与成像器件的发展趋照也会加速结晶。膜作为成像的光电导材势相一致，具有十分诱人的前景；如果研制成功，可

4、料，所处工作环境温度一般为室温，其附着的衬底材望成为射线诊断成像的主流器件。料（兼作电极）选择余地有限，有效的方法是制成合目前国际上用于射线成像的合金材料金或通过掺杂来防止晶化，合金元素应有好的抑制和器件仍处于实验研究阶段，国内尚无这方面工作晶化的能力，同时对性能影响小。的报道。合金作为光电转换的核心材料，光电在硒合金中，合金研究较多。但对特性关系到器件的性能和设计，其载流子迁移特性性能影响较大，含量（质量分数）时，即可使［］直接影响实时成像性能和对射线的灵敏度；而灵电子和空穴的迁移率大幅度下降；含量增至敏度一般用产生一电子空穴对所需的射线能量（原子数分数）时，合金的热稳定性也不［］

5、来表征。本文通过实验探索合金材料和合金好。用作实时成像的射线光电导，需要数百微膜的制备方法，并用数十微米厚合金膜测量载流子米的厚膜以增加吸收，同时以空穴和电子作载流子，迁移特性；在载流子迁移特性基本达到要求后，用数要求载流子迁移长度长，光电导惰性小。合［］金膜难以满足这些要求，其它如合金、收稿日期：；收到修改稿日期：［］合金等也是如此，必须另外寻找其它合金元素。光学学报卷与化合可形成稳定的非晶态物质射结果，衍射峰是表面蒸镀铝电极的（）晶峰。［］，光学禁带宽度!!。成像光电导［］的暗电阻率要求!，这表明若用"合金，暗电阻率完全满足要求。靶面视像管的成功应用证明具有好的抑制［］结晶的能力

6、，其中含量约为。当含量［，］较高时，合金膜光电导惰性增大；在几百微米的厚膜运用时，该影响不能忽略，因此应尽量降低合金膜中的含量。如果蒸镀时以合金体材料作为原材料，含的合金膜可在下保持［］稳定。实验显示，用含（制备合金时的砷单质含量）的合金蒸镀的合金膜是稳定的非!，（）晶态膜，在常温和普通光照下一年以上未发现任何可检测到的变化，同时具有较好的光电性能。实验中合金膜的制备方法如下：预先准备石英管和石英玻璃过渡接头，将二者接好并严格合金膜载流子迁移特性测量清洗。纯度的硒丸和砷按一定质量比称合金膜用作射线成像探测材料时必须量好，装入上述石英管中，过渡接头的玻璃端与真空具有良好的载流子迁移特性

7、，这样在数百微米的厚台的玻璃管封接，用钛泵抽真空以上，膜运用时膜层内产生的电子和空穴才有较大的概率维持数小时后从玻璃管处与真空台分离，再将装有到达收集电极，以降低光电导惰性和提高灵敏度。硒、砷材料的石英管与过渡接头分离。上述工作完载流子寿命和迁移率可用飞行时间方法（成后，硒、砷已真空密封于石英管中；然后放入高温［，］，本实验采用光脉冲激发载）测量炉中加热至，恒温以上，使、充分流子。由于可见光在合金膜中量级内!反应，形成均匀的液态合金。从高温炉中取出后，立即