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化合物半导体碲锌镉（CdZnTe，CZT）具有非常优异的光电性能，被认为是最有前途的室温核辐射探测器材料。生长态CZT晶体中不可避免的存在着大量的结构缺陷和杂质，在能带中引入陷阱能级。这些能级对载流子产生复合、俘获和散射等作用过程，从而影响载流子的寿命、迁移率等输运特性，最终影响CZT探测器的能量分辨率、电荷收集效率等探测性能。本文以室温核辐射探测器用CZT晶体为研究对象，系统表征晶体材料中的深能级缺陷，深入理解这些缺陷能级对晶体光电性能以及CZT探测器性能的影响规律。在此基础上，有目标的实现晶体生长过程及后续处理工艺中对缺陷的有效控制，以获得高质量的CZT晶体，为高性能的CZT核辐射探测器的广泛应用奠定基础。采用热激电流谱（TSC）和热电效应谱（TEES）技术研究CZT晶体中的深能级缺陷，同时采用同步多峰分析法（SIMPA）进行详细的解谱分析，得到陷阱能级的电离能、俘获截面、浓度、缺陷类型等特征参数，实现了CZT晶体中缺陷能级的系统表征和量化描述。由于TSC/TEES测试系统的各个参数会对测试结果产生重要影响，本文对实验参数与实验过程进行了优化设计。采用TSC实验技术研究生长态晶锭头部、中部和尾部的CZT晶体中的缺陷能级，揭示了缺陷能级的轴向分布规律和晶体电学性能的轴向分布规律。实验发现，晶锭尾部的CZT晶体中，Te反位缺陷相关的深施主能级的浓度明显高于头部晶体中的值。晶锭头部的CZT晶体中，电子的Hall迁移率约为467cm2V-1s-1，明显高于尾部晶体中的值（~394cm2V-1s-1）。采用TSC实验技术研究THM法和MVB法得到的CZT晶体中的缺陷能级，揭示了不同晶体生长方法对缺陷能级和晶体电学性能的影响。MVB法生长的CZT晶体中，Te反位缺陷相关的深施主能级占主导作用，缺陷能级之间的补偿得到低浓度（~7.13×105cm-3）的净自由电子，从而获得n型导电和高电阻率（~1.34×1010Ωcm）。THM法生长的CZT晶体中，Te间隙缺陷相关的深受主能级占主导作用，缺陷能级之间的补偿得到浓度相对较高（~5.31×107cm-3）的净自由空穴，从而获得p型导电和高电阻率（~1.92×109Ωcm）。采用TSC实验技术研究了不同迁移率的CZT晶体中的缺陷能级，探讨了缺陷能级对载流子迁移率的影响。实验测得高迁移率（848±42cm2/Vs）和低迁移率（337±17cm2/Vs）的CZT晶体中的缺陷能级总浓度分别约为2.0×1016cm-3和3.8×1017cm-3。基于Matthiesen理论，综合考虑各个散射机制对载流子迁移率的贡献，获得这两种CZT晶体中的电子迁移率的理论估算值分别约为1004cm2/Vs和352cm2/Vs。影响CZT晶体在室温下的电子迁移率的散射机制主要有两种：极性光学声子散射和电离杂质散射。当缺陷总浓度低于1.0×1015cm-3时，电子迁移率取决于极性光学声子散射；当缺陷总浓度高于1.0×1017cm-3时，电离杂质散射成为占主导作用的散射机制。采用改进的SRH复合模型，分析亚禁带光照条件下载流子在缺陷能级上的俘获、去俘获过程，揭示CZT晶体中的光照动力学过程。光电跃迁过程达到稳定的平衡状态时，CZT晶体中的深施主缺陷能级的电离概率约为0.98，而在暗场条件下，它的电离概率约为0.62。采用准欧姆定律、扩散理论、ITD混合模型，研究MSM结构的CZT探测器中的光电流-电压特性曲线和暗电流-电压特性曲线。有效体电阻率在光照条件下约为4.7×109Ωcm，而在暗场条件下约为3.0×1010Ωcm。空间电荷密度的平均值在光照条件下约为2.2×1012cm-3，而在暗场条件下约为2.5×1010cm-3。亚禁带光照条件下，CZT探测器能谱响应曲线中的主峰位置向道数较高的方向移动，显示出更好的电荷收集效率，电子的迁移率寿命积从暗场条件下的6.7×10-4cm2V-1增大到光照条件下的1.03×10-3cm2V-1，显示出更好的载流子输运特性。采用高能高剂量的γ射线作为辐照源，研究CZT晶体和CZT探测器的辐照损伤效应，涉及康普顿散射、卢瑟福散射、级联损伤等一系列的能量转移过程。采用TSC谱测试技术，研究高能γ射线辐照在CZT晶体中引起的缺陷能级分布特性的变化，位错相关的陷阱能级的浓度发生了明显的增加，Cd空位缺陷和缺陷复合体相关的陷阱能级，从辐照前的1.7×1011cm-3增大到辐照后的3.0×1012cm-3。Hall结果表明，辐照后的CZT晶体中，载流子从低浓度（~1.9×106cm-3）的净自由电子转变为高浓度（~1.7×1012cm-3）的净自由空穴，晶体导电类型从n型转变为p型。PL谱测试结果表明，发光峰的强度比值I(DComplex)/I(D0,X)，从辐照前的3.26增大到辐照后的10.38。探测器的能谱响应特性曲线显示，电子的迁移率寿命积从辐照前的1.08×10-3cm2V-1降低到辐照后的7.12×10-4cm2V-1。