目錄CZT光學晶體及應用CZT材料中的缺陷常用缺陷研究方法—電子束誘生電流（EBIC）—深能級瞬態譜（DLTS）

—光致熒光譜（PL）總結目錄CZT光學晶體及應用1CZT光學晶體性質高的平均原子序數（~50）高的載流子遷移率（μτ~1000cm2/Vs）高的電阻率（1010~1011Ω/cm-1）室溫下優良性能1234CZT光學晶體性質高的平均原子序數（~50）高的載流子遷移率2CZT光學晶體及其應用工業輻射探測γ射線暴探測手持γ探測器嫦娥二號衛星醫療檢測CZT光學晶體及其應用工業輻射探測γ射線暴手持γ探測器嫦娥二3晶體缺陷對材料的影響+FeNaAlSiMgLi淺施主、淺受主復雜的深能級雜質Mn位錯……Te反位Cd空位晶體缺陷常見晶體缺陷充當陷阱或復合中心改變材料導電特性，影響探測器性能=晶體缺陷對材料的影響+FeNaAlSiMgLi淺施主、淺受主4晶體缺陷對材料的影響對材料導電特性影響位錯晶界等點缺陷研究對于提高探測器性能具有重要意義晶體缺陷對材料的影響對材料位錯點缺陷研究對于提高探測器性能具5常用缺陷研究方法熱電效應譜（TEES）

深能級瞬態譜（DLTS）電子束誘生電流（EBIC）光電流技術（LSC）熱激電流譜（TSC）光致發光譜（PL）常用缺陷研究方法熱電效應譜深能級電子束誘生光電流6電子束誘生電流ElectronBeamInducedCurrent-EBICCZT缺陷研究技術課件7原理電子束誘生電流電子射程樣品吸收電子二次電子俄歇電子背散射電子特征X射線陰極熒光入射電子束電子束誘生電流——EBIC原理電子束誘生電流電子射程樣品吸收電子二次電子俄歇電子背散射8電子束誘生電流——EBIC原理價帶導帶電子束誘生電流——EBIC原理價帶導帶9電子束誘生電流——EBIC測試系統掃描線圈冷卻樣品臺電流放大器模數轉換器計算機數模轉換器硬盤存儲器顯示屏偏壓線路電子束電子束誘生電流——EBIC測試系統掃描線圈冷卻樣品臺電流放大10電子束誘生電流——EBIC測試系統電子束誘生電流——EBIC測試系統11電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度電子束照射電子束誘生電流缺陷存在引入復合中心降低誘生電流產生明暗襯度電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度電子束照射電子束誘生電流缺12電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度

其中I0為遠離缺陷區域（背景）所收集到的電流

Id為缺陷區域所收集到的電流

同時C正比于缺陷處多余載流子壽命

其中D為載流子擴散系數

實驗表明，淺能級缺陷的EBIC襯度會隨著溫度的降低而明顯升高，

而深能級缺陷的EBIC襯度會隨著溫度的降低而略有降低或變化不明顯定義電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度定義13電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度應用對材料缺陷復合特性影響位錯層錯晶界雜質定性研究電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度應用對材料位錯層錯晶界雜質14電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度應用SE,EBSDandEBICimagesofthe,RandSAGBsintheas-grownmc-Si:(a)SE;(b)EBSD;(c)EBIC_300Kand(d)EBIC_100K電子束誘生電流——EBIC缺陷襯度應用SE,EBSDan15深能級瞬態譜Deep-LevelTransientSpectrum-DLTSCZT缺陷研究技術課件16深能級瞬態譜——DLTS背景電場E深能級瞬態譜——DLTS背景電場E17en深能級瞬態譜——DLTS原理cpepcnen深能級瞬態譜——DLTS原理cpepcn18深能級瞬態譜——DLTS原理

如果一些深能級陷阱中心存在于半

導體材料的pn結、肖特基結或MOS

結構的空間電荷區中，則可以通過

外加反向電壓脈沖使得陷阱中心上

被束縛的載流子發生熱發射過程，

這樣必然引起樣品電容或電流的變

化，最終通過測試電容或電流的瞬

態變化來確定深能級中心的能級和

濃度。Vg+++++++———————PN深能級瞬態譜——DLTS原理Vg+++++++———————19原理深能級瞬態譜——DLTSWREcEFETEvWPEcEFETEv施加反向脈沖電壓（a）前（b）后空間電荷區電荷變化情況（a）（b）原理深能級瞬態譜——DLTSWREcEFETEvWPEcEF20原理深能級瞬態譜——DLTSDLTS的測試原理（a）（b）（a）原理深能級瞬態譜——DLTSDLTS的測試原理（a）（b）（21深能級瞬態譜——DLTS原理對于N型材料若為多數載流子即電子陷阱若為少數載流子即空穴陷阱深能級瞬態譜——DLTS原理對于N型材料若為多數載流子即電子22原理

從而有

根據陷獲時動態平衡

及深能級瞬態譜——DLTS從而得Arrhenius公式原理深能級瞬態譜——DLTS從而得Arrhenius公式23深能級瞬態譜——DLTS測試系統

北京師范大學輻射技術開發應用實驗室深能級瞬態譜——DLTS測試系統北京師范大學輻射技術開發應用24深能級瞬態譜——DLTS應用俘獲截面能級位置陷阱濃度陷阱深度分布擴展缺陷深能級瞬態譜——DLTS應用俘獲截面能級位置陷阱濃度陷阱深度25應用深能級瞬態譜——DLTSDefectinformationforCZT-IIRbyusingDLTS應用深能級瞬態譜——DLTSDefectinformati26應用深能級瞬態譜——DLTSArrheniusplotsofdefectinformationforCZT-IIR.應用深能級瞬態譜——DLTSArrheniusplots27光致熒光譜PhotoluminecienceSpectrum-PLCZT缺陷研究技術課件28原理光致熒光譜——PL原理光致熒光譜——PL29光致熒光譜——PL原理1帶間復合2自由激子復合3本征帶—淺雜質復合4施主—受主復合5束縛激子復合6深能級復合輻射復合主要形式光致熒光譜——PL原理1帶間復合2自由激子復合3本征帶—淺雜30帶間復合—直接帶隙光致熒光譜——PL帶間復合—直接帶隙光致熒光譜——PL31自由激子復合—直接帶隙

激子是電子和空穴由于庫侖

相互作用而結合在一起的電

中性粒子，即束縛在一起的

電子-空穴對。

其中Eex

為自由激子電離能

光致熒光譜——PL自由激子復合—直接帶隙光致熒光譜——PL32本征帶—淺雜質復合導帶電子通過禁帶中的淺施主能

級與價帶空穴復合，或者價帶的

空穴通過淺受主能級與導帶電子

復合，因而發射光子的能量要小

于禁帶寬度。但由于這些淺雜質能級的電離能

很小，當雜質濃度較大時，這些

雜質能級會并入導帶或價帶，其

輻射光發光有時很難和帶間輻射

區分。光致熒光譜——PL本征帶—淺雜質復合光致熒光譜——PL33施主-受主對復合

施主能級上的電子與受主能級上的

空穴間的復合，其輻射發射光子的

能量為

ε半導體材料的介電常數

r進行復合的施主與受主間的距離光致熒光譜——PL施主-受主對復合光致熒光譜——PL34束縛激子復合

當束縛激子復合時，也會

發射光子。同自由激子相

比，束縛激子發射的光子

能量稍低，譜線寬度窄，

發光強度隨著束縛中心的

濃度變化。

光致熒光譜——PL束縛激子復合光致熒光譜——PL35光致熒光譜——PL測試系統光致熒光譜——PL測試系統36光致熒光譜——PLPL譜類型激發波長不變，測量發射熒光不同波長處強度變化激發波長變化，測量特定熒光波長處強度的變化脈沖激發，測量特定波長的熒光強度隨時間變化情況1發射譜2激發譜3瞬態譜光致熒光譜——PLPL譜類型激發波長不變，測量發射熒光不同波37光致熒光譜——PL變溫PL激發譜（a）Photoluminescencespectrafromtipandhe