目錄CZT光學(xué)晶體及應(yīng)用CZT材料中的缺陷常用缺陷研究方法—電子束誘生電流（EBIC）—深能級(jí)瞬態(tài)譜（DLTS）

—光致熒光譜（PL）總結(jié)CZT光學(xué)晶體性質(zhì)高的平均原子序數(shù)（~50）高的載流子遷移率（μτ~1000cm2/Vs）高的電阻率（1010~1011Ω/cm-1）室溫下優(yōu)良性能1234CZT光學(xué)晶體及其應(yīng)用工業(yè)輻射探測(cè)γ射線暴探測(cè)手持γ探測(cè)器嫦娥二號(hào)衛(wèi)星醫(yī)療檢測(cè)晶體缺陷對(duì)材料的影響+FeNaAlSiMgLi淺施主、淺受主復(fù)雜的深能級(jí)雜質(zhì)Mn位錯(cuò)……Te反位Cd空位晶體缺陷常見晶體缺陷充當(dāng)陷阱或復(fù)合中心改變材料導(dǎo)電特性，影響探測(cè)器性能=晶體缺陷對(duì)材料的影響對(duì)材料導(dǎo)電特性影響位錯(cuò)晶界等點(diǎn)缺陷研究對(duì)于提高探測(cè)器性能具有重要意義常用缺陷研究方法熱電效應(yīng)譜（TEES）

深能級(jí)瞬態(tài)譜（DLTS）電子束誘生電流（EBIC）光電流技術(shù)（LSC）熱激電流譜（TSC）光致發(fā)光譜（PL）電子束誘生電流ElectronBeamInducedCurrent-EBIC原理電子束誘生電流電子射程樣品吸收電子二次電子俄歇電子背散射電子特征X射線陰極熒光入射電子束電子束誘生電流——EBIC電子束誘生電流——EBIC原理價(jià)帶導(dǎo)帶電子束誘生電流——EBIC測(cè)試系統(tǒng)掃描線圈冷卻樣品臺(tái)電流放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換器硬盤存儲(chǔ)器顯示屏偏壓線路電子束電子束誘生電流——EBIC測(cè)試系統(tǒng)電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度電子束照射電子束誘生電流缺陷存在引入復(fù)合中心降低誘生電流產(chǎn)生明暗襯度電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度

其中I0為遠(yuǎn)離缺陷區(qū)域（背景）所收集到的電流

Id為缺陷區(qū)域所收集到的電流

同時(shí)C正比于缺陷處多余載流子壽命

其中D為載流子擴(kuò)散系數(shù)

實(shí)驗(yàn)表明，淺能級(jí)缺陷的EBIC襯度會(huì)隨著溫度的降低而明顯升高，

而深能級(jí)缺陷的EBIC襯度會(huì)隨著溫度的降低而略有降低或變化不明顯定義電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度應(yīng)用對(duì)材料缺陷復(fù)合特性影響位錯(cuò)層錯(cuò)晶界雜質(zhì)定性研究電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度應(yīng)用SE,EBSDandEBICimagesofthe,RandSAGBsintheas-grownmc-Si:(a)SE;(b)EBSD;(c)EBIC_300Kand(d)EBIC_100K深能級(jí)瞬態(tài)譜Deep-LevelTransientSpectrum-DLTS深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS背景電場(chǎng)Een深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS原理cpepcn深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS原理

如果一些深能級(jí)陷阱中心存在于半

導(dǎo)體材料的pn結(jié)、肖特基結(jié)或MOS

結(jié)構(gòu)的空間電荷區(qū)中，則可以通過(guò)

外加反向電壓脈沖使得陷阱中心上

被束縛的載流子發(fā)生熱發(fā)射過(guò)程，

這樣必然引起樣品電容或電流的變

化，最終通過(guò)測(cè)試電容或電流的瞬

態(tài)變化來(lái)確定深能級(jí)中心的能級(jí)和

濃度。Vg+++++++———————PN原理深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTSWREcEFETEvWPEcEFETEv施加反向脈沖電壓（a）前（b）后空間電荷區(qū)電荷變化情況（a）（b）原理深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTSDLTS的測(cè)試原理（a）（b）（a）深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS原理對(duì)于N型材料若為多數(shù)載流子即電子陷阱若為少數(shù)載流子即空穴陷阱原理

從而有

根據(jù)陷獲時(shí)動(dòng)態(tài)平衡

及深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS從而得Arrhenius公式深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS測(cè)試系統(tǒng)

北京師范大學(xué)輻射技術(shù)開發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTS應(yīng)用俘獲截面能級(jí)位置陷阱濃度陷阱深度分布擴(kuò)展缺陷應(yīng)用深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTSDefectinformationforCZT-IIRbyusingDLTS應(yīng)用深能級(jí)瞬態(tài)譜——DLTSArrheniusplotsofdefectinformationforCZT-IIR.光致熒光譜PhotoluminecienceSpectrum-PL原理光致熒光譜——PL光致熒光譜——PL原理1帶間復(fù)合2自由激子復(fù)合3本征帶—淺雜質(zhì)復(fù)合4施主—受主復(fù)合5束縛激子復(fù)合6深能級(jí)復(fù)合輻射復(fù)合主要形式帶間復(fù)合—直接帶隙光致熒光譜——PL自由激子復(fù)合—直接帶隙

激子是電子和空穴由于庫(kù)侖

相互作用而結(jié)合在一起的電

中性粒子，即束縛在一起的

電子-空穴對(duì)。

其中Eex

為自由激子電離能

光致熒光譜——PL本征帶—淺雜質(zhì)復(fù)合導(dǎo)帶電子通過(guò)禁帶中的淺施主能

級(jí)與價(jià)帶空穴復(fù)合，或者價(jià)帶的

空穴通過(guò)淺受主能級(jí)與導(dǎo)帶電子

復(fù)合，因而發(fā)射光子的能量要小

于禁帶寬度。但由于這些淺雜質(zhì)能級(jí)的電離能

很小，當(dāng)雜質(zhì)濃度較大時(shí)，這些

雜質(zhì)能級(jí)會(huì)并入導(dǎo)帶或價(jià)帶，其

輻射光發(fā)光有時(shí)很難和帶間輻射

區(qū)分。光致熒光譜——PL施主-受主對(duì)復(fù)合

施主能級(jí)上的電子與受主能級(jí)上的

空穴間的復(fù)合，其輻射發(fā)射光子的

能量為

ε半導(dǎo)體材料的介電常數(shù)

r進(jìn)行復(fù)合的施主與受主間的距離光致熒光譜——PL束縛激子復(fù)合

當(dāng)束縛激子復(fù)合時(shí)，也會(huì)

發(fā)射光子。同自由激子相

比，束縛激子發(fā)射的光子

能量稍低，譜線寬度窄，

發(fā)光強(qiáng)度隨著束縛中心的

濃度變化。

光致熒光譜——PL光致熒光譜——PL測(cè)試系統(tǒng)光致熒光譜——PLPL譜類型激發(fā)波長(zhǎng)不變，測(cè)量發(fā)射熒光不同波長(zhǎng)處強(qiáng)度變化激發(fā)波長(zhǎng)變化，測(cè)量特定熒光波長(zhǎng)處強(qiáng)度的變化脈沖激發(fā)，測(cè)量特定波長(zhǎng)的熒光強(qiáng)度隨時(shí)間變化情況1發(fā)射譜2激發(fā)譜3瞬態(tài)譜光致熒光譜——PL變溫PL激發(fā)譜（a）Photoluminescencespec