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无机钙钛矿材料溴铅铯(CsPbBr3)因其较大的禁带宽度,较高的电阻率和载流子寿命积,已成为一种新兴的室温半导体高能射线探测材料。鉴于CsPbBr3在低温下存在两次相变(88℃和130℃),CsPbBr3晶体生长方法开始由传统的高温熔体法向低温溶液法转变。本文采用反温度-蒸发结晶的低温溶液法生长出了毫米级的CsPbBr3单晶,并对所得晶体的各项性能进行了测试,最后制备了CsPbBr3高能射线探测器并对其探测性能进行了研究。 采用化学共沉淀法,以质量分数为48%氢溴酸(HBr)溶液为溶剂,以CsBr和PbBr2为原料合成出了CsPbBr3粉体。得出在两反应物CsBr和PbBr2浓度饱和(分别为1.1mol/L和1.9mol/L),反应物比例为1.01:1,以48%HBr溶液作底液,无水乙醇作清洗液的条件下,可以得到高质量的粉体。粉体的X射线衍射(XRD)测试图谱与标准卡JCPDF#018-0364峰位吻合,无杂相。 通过反温度-蒸发结晶法低温生长出了CsPbBr3单晶,并用55℃的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理所得晶体。所得晶体单晶性良好,XRD图谱显示晶体保持有(202)方向的最强衍射峰以及(101)方向上的次级衍射峰。晶体的红外透过率达到61.3%,室温电阻率达到2.5GΩc m,拟合计算的禁带宽度为2.24eV。晶体对530nmLED光源具有显著的光电响应,晶体的载流子寿命积(μτ)达到5.52×10-4cm2/V,达到高能探测的要求。 制备了CsPbBr3高能射线探测器。器件对X射线有明显响应,且X射线灵敏度在1V偏压下达到235.4μCGyair-1·cm-2,器件的稳定性良好,信噪比达到4以上。通过合适的退火工艺,器件的室温电阻率得到明显提升(30倍),且器件稳定性得到改善,信噪比提升了一倍。器件对于γ射线源241Am存在响应,但限于器件的漏电流偏大,使得器件的对γ射线的响应十分微弱且能量分辨率较差。