CZT缺陷研究技术课件.pptx

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1、目录,CZT光学晶体及应用CZT材料中的缺陷常用缺陷研究方法 电子束诱生电流（EBIC）深能级瞬态谱（DLTS）光致荧光谱（PL）总结,CZT光学晶体性质,1,2,3,4,CZT光学晶体及其应用,工业辐射探测,射线暴探测,手持探测器,嫦娥二号卫星,医疗检测,晶体缺陷对材料的影响,晶体缺陷对材料的影响,常用缺陷研究方法,光致发光谱（PL）,电子束诱生电流Electron Beam Induced Current-EBIC,原理,电子束诱生电流,电子射程,样品吸收电子,二次电子,俄歇电子,背散射电子,特征X射线,阴极荧光,入射电子束,电子束诱生电流EBIC,电子束诱生电流EBIC,原理,价带,导带

2、,电子束诱生电流EBIC,测试系统,电子束诱生电流EBIC,测试系统,电子束诱生电流EBIC,缺陷衬度,电子束诱生电流EBIC,缺陷衬度 其中I0为远离缺陷区域（背景）所收集到的电流 Id为缺陷区域所收集到的电流同时 C正比于缺陷处多余载流子寿命 其中D为载流子扩散系数 实验表明，浅能级缺陷的EBIC 衬度会随着温度的降低而明显升高，而深能级缺陷的EBIC衬度会随着温度的降低而略有降低或变化不明显,定义,电子束诱生电流EBIC,缺陷衬度应用,定性研究,电子束诱生电流EBIC,缺陷衬度应用,SE,EBSD and EBIC images of the,R and SA GBs in the as

3、-grown mc-Si:(a)SE;(b)EBSD;(c)EBIC_300 K and(d)EBIC_100 K,深能级瞬态谱Deep-Level Transient Spectrum-DLTS,深能级瞬态谱DLTS,背景,电场E,en,深能级瞬态谱DLTS,原理,cp,ep,cn,深能级瞬态谱DLTS,原理如果一些深能级陷阱中心存在于半导体材料的pn结、肖特基结或MOS结构的空间电荷区中，则可以通过外加反向电压脉冲使得陷阱中心上被束缚的载流子发生热发射过程，这样必然引起样品电容或电流的变化，最终通过测试电容或电流的瞬态变化来确定深能级中心的能级和浓度。,Vg,P,N,原理,深能级瞬态谱DL

4、TS,施加反向脉冲电压（a）前（b）后空间电荷区电荷变化情况,（a）,（b）,原理,深能级瞬态谱DLTS,DLTS的测试原理,（a）,（b）,（a）,深能级瞬态谱DLTS,原理,对于N型材料,若为多数载流子即电子陷阱,若为少数载流子即空穴陷阱,原理 从而有 根据陷获时动态平衡 及,深能级瞬态谱DLTS,从而得Arrhenius公式,深能级瞬态谱DLTS,测试系统,北京师范大学辐射技术开发应用实验室,深能级瞬态谱DLTS,应用,应用,深能级瞬态谱DLTS,Defect information for CZT-IIR by using DLTS,应用,深能级瞬态谱DLTS,Arrhenius pl

5、ots of defect information for CZT-IIR.,光致荧光谱Photoluminecience Spectrum-PL,原理,光致荧光谱PL,光致荧光谱PL,原理,辐射复合主要形式,带间复合直接带隙,光致荧光谱PL,自由激子复合直接带隙激子是电子和空穴由于库仑 相互作用而结合在一起的电 中性粒子，即束缚在一起的 电子-空穴对。其中Eex 为自由激子电离能,光致荧光谱PL,本征带浅杂质复合导带电子通过禁带中的浅施主能级与价带空穴复合，或者价带的空穴通过浅受主能级与导带电子复合，因而发射光子的能量要小于禁带宽度。但由于这些浅杂质能级的电离能很小，当杂质浓度较大时，这些杂

6、质能级会并入导带或价带，其辐射光发光有时很难和带间辐射区分。,光致荧光谱PL,施主-受主对复合施主能级上的电子与受主能级上的空穴间的复合，其辐射发射光子的 能量为 半导体材料的介电常数r 进行复合的施主与受主间的距离,光致荧光谱PL,束缚激子复合当束缚激子复合时，也会发射光子。同自由激子相比，束缚激子发射的光子能量稍低，谱线宽度窄，发光强度随着束缚中心的浓度变化。,光致荧光谱PL,光致荧光谱PL,测试系统,光致荧光谱PL,PL谱类型,光致荧光谱PL,变温PL激发谱,（a）Photoluminescence spectra from tip and heel of the ingot and（b）related map of zinc concentration,总结,理想的光学晶体性能,谢谢,