【摘 要】
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全无机卤化物钙钛矿材料溴铅铯（CsPbBr3）因为其卓越的光学和电子特性而被认为是最具有潜力的下一代核辐射探测器材料。CsPbBr3具有相对较大的禁带宽度、较高的有效原子序数、较大的载流子迁移率寿命积和较大电阻率等优秀特性,因而受到了广泛的关注。本文主要研究了CsPbBr3单晶制备工艺的优化及CsPbBr3光电探测器的探测性能。首先,我们采用化学共沉淀法合成CsPbBr3多晶粉体作为晶体生长的原料
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“高能射线探测用新型三元化合物半导体垂直温度梯度凝固法生长及其研究”（项目批准号No11575065）；
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全无机卤化物钙钛矿材料溴铅铯（CsPbBr3）因为其卓越的光学和电子特性而被认为是最具有潜力的下一代核辐射探测器材料。CsPbBr3具有相对较大的禁带宽度、较高的有效原子序数、较大的载流子迁移率寿命积和较大电阻率等优秀特性,因而受到了广泛的关注。本文主要研究了CsPbBr3单晶制备工艺的优化及CsPbBr3光电探测器的探测性能。首先,我们采用化学共沉淀法合成CsPbBr3多晶粉体作为晶体生长的原料,采用电控动态梯度凝固法（EDG）生长CsPbBr3晶体。研究发现,化学共沉淀法由于工艺流程复杂,工艺条件难以准确控制,因而合成的粉体中的各元素比例容易偏离理论化学计量比1:1:3,粉体中含有较多副产物比如Cs Pb2Br5和Cs4Pb Br6。使用该粉体生长得到的晶体质量较差,晶体的红外透过率约为60%,电阻率相对较低,仅为5.24×107Ωcm,载流子迁移率寿命积（μτ）仅为1.96×10-5cm2/V,难以达到高性能核辐射探测的基本要求。其次,我们采用改进的固相法合成CsPbBr3多晶粉体,通过在晶体生长前引入对流过程来使粉体反应更加均匀。在11℃/cm的对流温度梯度下对流5小时所得晶体质量最佳,晶体的红外透过率接近80%,电阻率相对较高,可达到6.48×109Ωcm,具有良好的载流子传输特性,晶体的μτ达到了3.98×10-4cm2/V,各方面性能均达到了高性能核辐射探测器的基本要求。当对流时间为8小时及以上时,晶体均沿着（110）面（或者其平行面）生长,晶体生长存在择优取向。最后,我们制备了Au/CsPbBr3/Au结构的光电探测器。探测器对365nm脉冲激光具有明显探测响应,在0.1V偏压下,其响应信噪比可达到32,具有极快的响应速度（0.045s）和较快的恢复速度（0.188s）;探测器对X射线具有明显的探测响应,当辐射剂量为5.5m GyairS-1时,在-1V偏压下,其响应信噪比可达到20,在-100V偏压下,灵敏度最高可达到4.186×103μCGy-1aircm-2;探测器对241Am（5.48Me V）α射线具有一定探测响应,单信号响应信噪比可达到27,多道能谱响应在300V偏压下具有最高能量分辨率约为27.8%。
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