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碘化铅(PbI2)晶体是一种极有前途的室温核辐射探测器材料,可用于探测1keV-1MeV范围内的γ射线和α射线,在制作大面积X射线成像阵列方面也具有诱人的前景。其禁带宽度大,电阻率高,平均原子序数较高,载流子迁移率寿命积较大,制成PbI2探测器具有较高的能量分辨率和探测效率。用PbI2晶体制作的探测器可在—200℃~130℃温度范围内使用和保存,与同类型的探测器相比具有明显优势。因此,PbI2晶体已成为近年来重点研究的室温核辐射探测器新材料之一。 目前,国外关于PbI2的研究报道不多,主要集中在晶体生长和探测器的试制方面,对PbI2多晶合成和单晶生长习性还没有进行深入细致的研究。因此,所生长的PbI2晶体质量不高,探测器性能不能令人满意。在国内,目前尚未见相关研究的报道。本文的研究目的就是,对PbI2多晶合成方法和单晶生长进行深入研究,探索生长高质量PbI2晶体的新工艺,生长出较大尺寸、完整性较好的PbI2单晶体,为PbI2探测器研制打下坚实的基础。 本文深入研究了PbI2多晶合成方法和单晶生长工艺。提出以富铅配料的两温区气相输运法(TVM)合成PbI2多晶的新工艺;描绘出含有液相分层区域的Pb-I相图;给出了生长高质量PbI2晶体的工艺参数确定原则;生长出尺寸较大、完整性较好、接近化学配比、红外透过性好(T=40%),禁带宽度大(Eg=2.27eV)、电阻率高(1010Ωcm量级)的PbI2单晶体,制作出PbI2室温核辐射探测器。在PbI2多晶合成和单晶生长方面取得了很好的研究结果,总结如下: