TlBr單晶生長(zhǎng)機(jī)理及其室溫核輻射探測(cè)器制備研究.pdf

1、溴化鉈（TlBr）材料具有禁帶寬度大、原子序數(shù)高、密度大等特點(diǎn)，近年來(lái)成為了國(guó)際上室溫探測(cè)器材料的研究熱點(diǎn)。本文采用共沉淀法制備TlBr粉體，采用簡(jiǎn)化的電控動(dòng)態(tài)梯度法（Electro Dynamic Gradient，EDG）進(jìn)行TlBr晶體的生長(zhǎng)，并制備了TlBr探測(cè)器元件。針對(duì)TlBr探測(cè)器晶體制備中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)及問(wèn)題，本文進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究及理論分析。
　　本文首先分析了TlBr晶體的EDG法生長(zhǎng)的機(jī)制，證明了EDG法生長(zhǎng)

2、TlBr晶體可用于室溫探測(cè)器制備。為獲取TlBr晶體的取向分布信息，結(jié)合了電子背散射衍射（Electron Back Scattering Diffraction，EBSD）與步進(jìn)式二維X射線反射衍射光斑兩種表征方法。以晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)分析TlBr晶體的取向分布信息，掌握了TlBr晶體的EDG法生長(zhǎng)機(jī)制。
　　實(shí)驗(yàn)采用TlNO3及HBr為原料以溶液共沉淀法制備了TlBr粉體，研究了TlNO3與HBr的摩爾比、氫溴

3、酸濃度及粉體烘干溫度對(duì)TlBr粉體性質(zhì)的影響，對(duì)粉體進(jìn)行了XRD、SEM及熱失重表征，利用范特霍夫方程對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象進(jìn)行了分析解釋，并建立了在一定合成條件下粉體中Tl/Br原子比與反應(yīng)物摩爾比的線性關(guān)系。
　　為解決TlBr晶體生長(zhǎng)過(guò)程中Br組分的揮發(fā)問(wèn)題，本文利用粉體合成工藝研究的結(jié)果合成Br過(guò)量的粉體進(jìn)行TlBr晶體的EDG法生長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)晶體的紅外透過(guò)率、紫外-可見(jiàn)光透過(guò)光譜及XRD圖譜等表征，研究了粉體中Br元素過(guò)量比對(duì)Tl

4、Br晶體質(zhì)量的影響，結(jié)果表明Br過(guò)量粉體對(duì)Br組分揮發(fā)具有很好補(bǔ)償作用。
　　本文對(duì)EDG法生長(zhǎng)TlBr晶體的關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，研究了生長(zhǎng)溫度梯度、生長(zhǎng)速率對(duì)晶體質(zhì)量的影響，并采用晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論對(duì)結(jié)果進(jìn)行了討論分析。由于雙溫區(qū)晶體生長(zhǎng)爐梯度區(qū)的溫度梯度在生長(zhǎng)過(guò)程中保持不變，EDG法制備的晶體質(zhì)量與生長(zhǎng)速率的關(guān)系與布里其曼法的有所不同。
　　文章最后測(cè)試了TlBr探測(cè)器元件的電學(xué)性能及室溫下的能譜響應(yīng)。通過(guò)測(cè)量探