CdZnTe晶体变温特性分析：载流子传输与漏电流研究

"探测器级CdZnTe晶体变温特性研究" 本文主要探讨了CdZnTe（CdZnTe，镉锌碲）晶体在不同温度条件下的变温特性，特别是针对其在核探测器应用中的重要性。作者通过实验研究了温度在230到300K范围内，不同电场作用下CdZnTe晶体的脉冲响应信号，旨在了解载流子传输特性的温度依赖性。实验采用了未准直的5.48MeV的241Am α粒子作为辐射源。 在温度变化时，载流子传输特性对探测器性能有很大影响。研究发现，对于高质量的CdZnTe晶体，载流子迁移率寿命积对温度的变化相对较小，这意味着在一定温度范围内，晶体的电性能稳定性较高。然而，存在de-trapping缺陷的样品，即存在载流子去俘获现象的CdZnTe，光生载流子的传输效率会显著降低，尤其是在较低温度下。随着温度下降，这种现象对脉冲波形的影响加剧，可能恶化探测器的性能。 此外，研究还分析了在1500V/cm电场作用下，探测器的漏电流如何随温度变化。漏电流是衡量晶体绝缘性能的重要指标，温度降低通常会导致漏电流减少，这有助于提高探测器的能量分辨率，因为更低的漏电流意味着更好的信号噪声比。 CdZnTe探测器因其在室温下对X射线和γ射线的高空间和能量分辨率、快速响应及高灵敏度而备受关注。然而，由于高质量CZT单晶的生产成本高且产量低，限制了其大规模工业化应用。因此，深入理解CZT晶体的载流子传输特性和温度影响对于优化探测器性能至关重要。 文章强调了高电阻率和优良载流子传输性能对制备高性能CZT探测器的重要性。高电阻率确保探测器在大偏压下稳定工作，而载流子传输特性直接影响收集效率和能量分辨率。通过对比不同温度下探测器对241Am@59.5keV γ射线的响应光谱，作者提供了更全面的性能评估。 总结起来，这项研究为优化CdZnTe探测器设计提供了关键数据，对于提升探测器在核成像、环境监测和天体物理等领域的应用性能具有重要意义。未来的研究可能进一步集中在改善晶体生长工艺，以减少de-trapping缺陷，从而提高整体探测性能。