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Cd1-xZnxTe（CdZnTe,简称CZT）半导体探测器由于其在室温下优良的光电性能,在10 keV1 MeV的硬X射线及γ射线探测领域,如核医学成像、场站安检、辐射检测等方面受到了高度重视。随着晶体生长及后处理工艺的进步,大体积（20×20×15 mm3）、高电子迁移率寿命积（>10-22 cm2/V）的CdZnTe晶体已经逐渐实现了商业化应用。探测器响应的不均匀性成为限制CdZnTe探测器性能特别是成像一致性的主要问题之一。本文主要围绕Te夹杂和带电粒子辐照损伤这两个导致CZT探测器响应不均匀性的重要因素开展研究,重点分析了不同工作条件下其对探测器光电性能的定量影响规律,揭示了其恶化探测器载流子输运特性的内在机理,并基于此提出了改善探测器响应均匀性的思路及方法。采用α粒子诱导电荷技术分析了Te夹杂对载流子输运过程的影响特性,并基于此提出了考虑扩展缺陷空间分布、俘获电荷量影响的修正Hecht方程。与复旦大学现代物理研究所合作实现了离子束诱导电荷技术,通过该技术揭示了Te夹杂与CZT探测器电荷收集不均匀性之间的对应关系,并发现当探测器偏压大于200 V时,Te夹杂所在区域电荷收集效率随偏压增大而减小的反常规律,阐明了产生该现象的机理。从减小Te夹杂导致的电荷收集不均匀性角度考虑,认为探测器最优工作偏压在200 V左右。除此之外,对尺寸为400μm及200μm的CZT像素探测器100 V下I-V测试结果表明,当Te夹杂位于像素电极界面时,会导致像素漏电流增大1.5倍。通过模拟电场分布及分析能带结构,认为主要是Te夹杂位于电极界面会增大界面附近电场强度,减小了空穴对应的势垒,使得空穴的注入增大导致。使用开尔文探针力显微镜对机械抛光、化学机械抛光以及解理的CZT表面测试后表明,Te夹杂在CZT晶体中作为低电势中心存在,其电势比周围基体低0.10.39 V。同时由于解理的CZT表面较少受到粗糙度、化学计量比偏离以及表面吸附物的影响,结果最接近实际条件下Te/CZT接触电势差。使用泊松方程对Te/CZT一维电势分布解析后表明,Te/CZT界面附近电场强度达到约2000 V/cm,Te夹杂周围的CZT晶体中存在6×10122 q0/cm3的正空间电荷,比正常值高23个量级,表明该区域存在高浓度缺陷。通过能带结构分析揭示了Te夹杂恶化载流子输运特性的机理。对不同偏压下Te夹杂周围电势分布的计算结果表明,当电场强度在500 V·cm-1至700 V·cm-1时,由于势垒高度qV’CZT小于室温下载流子的热激活能并逐渐减小,Te夹杂造成的电荷损失会随着探测器偏压的增大显著增大,这与离子束诱导电荷技术实验结果吻合。开尔文探针力显微镜测试结果表明,Te/CZT接触电势差与Te夹杂形状之间存在显著依赖关系。同时,实验及CASTEP第一性原理计算结果显示,{100}ACZT（47）{0001}Te以及{111}ACZT（47）{01-11}Te接触界面电势差大于{111}BCZT（47）{01-11}Te。建立了Te/CZT接触电势差与所组成的各个晶向Te/CZT端面接触电势差、面积之间关系的模型,认为Te/CZT接触电势差由其各个晶向的界面共同决定,随着Te夹杂形状的变化,不同晶向Te/CZT界面之间相对面积发生变化,进而导致Te/CZT接触电势差发生变化。提出相同条件下偏离平衡形貌的十四面体Te夹杂对电子具有更低的俘获概率,从而有助于改善探测器响应不均匀性。对于2 MeV质子,CZT探测器的辐照损伤阈值约为3.3×10111 p/cm2。当累积剂量大于10133 p/cm2时,2 MeV质子诱导辐照损伤会在CZT晶体中引入位错,这些位错充当非辐射复合中心,使得PL谱的发光效率下降。辐照前后TSC谱同步多峰拟合结果表明,2 MeV质子辐照后CZT晶体中激活能为0.115-0.133 eV的受主复合体A中心,以及激活能为0.159 eV的位错相关缺陷浓度显著增大,可能是导致CZT晶体中载流子寿命降低的主要原因。微区辐照损伤会造成CZT探测器整体能谱特性以及电荷收集均匀性的严重恶化,该现象在低偏压下影响较为显著,而高压下影响较小,阐明了产生该现象的机理,并提出探测器工作在高偏压时有助于减小辐照损伤对响应均匀性的影响。当累积剂量大于4×10111 p/cm2时,2.08 GeV Kr+粒子微区辐照损伤会造成CZT探测器γ能谱显著恶化,这主要是由于辐照损伤在CZT探测器内形成与外加电场方向相反的极化电场,增大了光生载流子被俘获的概率。提高探测器偏压可以有效降低该极化电场的影响,改善探测器能谱特性。变温PL测试结果表明,辐照后CZT晶体禁带宽度增大了约2.5 meV,这主要是由于辐照后晶体中应力增加,晶格常数增大导致。同时,辐照在晶体中引入大量位错及A中心等深束缚中心。TSC测试结果表明,辐照后CZT晶体中激活能约为0.4 eV的Te反位以及激活能约为0.160 eV的位错相关缺陷浓度显著增大,而距离带边为0.604 eV的二次电离的Cd间隙Cdi++浓度也明显增大。同时,晶体中深能级缺陷浓度增大使得深能级EDD从导带底以下0.714 eV向禁带中间位置偏移至0.753 eV。