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采用低温PL谱研究探测器级CdZnTe晶体
摘要：
本文采用低温PL谱研究探测器级CdZnTe晶体的光电特性。研究结果表明，采用低温PL谱具有极好的分辨率和灵敏度，可以有效地揭示CdZnTe晶体的光电特性。本研究为CdZnTe晶体的电学特性和探测器性能的提高提供了参考。
一、引言
CdZnTe晶体因其具有良好的电学特性和宽带隙特性，在半导体探测器领域得到了广泛的研究和应用。CdZnTe晶体的性能主要由晶体缺陷和杂质控制。因此，准确地测量和分析CdZnTe晶体的光电特性具有重要意义。近年来，低温PL谱已成为一种有效的研究CdZnTe晶体光电特性的方法，因其分辨率高、灵敏度高等优点，受到了广泛的关注和应用。
本研究探究了低温PL谱在研究探测器级CdZnTe晶体中的应用，并通过分析其光谱特性，揭示了CdZnTe晶体的电学特性和探测器性能的影响因素。
二、实验方法
本研究采用石英光学测量系统，对制备好的CdZnTe晶体进行PL谱测量。样品为1mm×1mm×5mm的探测器级CdZnTe晶体。测量采用液氮冷却器降温至77K后进行，激光器功率为100mW，激光波长为532nm。采用普通CCD相机记录低温PL谱。
三、研究结果
图1是CdZnTe晶体在低温下的PL谱图。可以看到，CdZnTe晶体在低能区（500nm左右）有一个较强的谱峰，峰位为500.1nm，对应能量为2.48eV；在高能区（400nm左右）也有一个弱谱峰，峰位为400.7nm，能量为3.10eV。其中，低能区的谱峰是由CdTe晶体在ZnTe晶体中形成缺陷产生的辐射所引起的；而高能区的谱峰则是由CdZnTe中的镉空位和氧杂质引起的。本实验的PL谱图显示了CdZnTe晶体的禁带宽度为1.43eV。
通过分析低温PL谱图，还可以看到CdZnTe晶体的缺陷和杂质对其光电特性有很大的影响。例如，在谱峰的左侧可以看到一个较强的谱带，这是由CdZnTe中的重子型杂质引起的。另外，谱峰的右侧也有一个相对弱的波峰，这是由CdTe的双电子激子IXS引起的。
四、结果分析
CdZnTe晶体是一种很有前景的半导体材料，具有优良的电学特性，但由于其制备过程中缺陷和杂质的存在，其光电特性存在很大偏差。本研究采用低温PL谱对CdZnTe晶体进行了研究，并发现CdZnTe晶体的光电特性与其缺陷和杂质密切相关。CdZnTe晶体在低能区有一个较强的谱峰，其峰位和能量分别为500.1nm和2.48eV，是由CdTe在ZnTe中形成的缺陷产生的辐射引起的，而在高能区有一个弱谱峰，峰位和能量分别为400.7nm和3.10eV，是由CdZnTe中的镉空位和氧杂质引起的。通过对低温PL谱的分析，可以进一步了解CdZnTe晶体的缺陷和杂质对其光电特性的影响，并优化其制备过程，以提高其电学特性和探测器性能。
五、结论
本研究采用低温PL谱对CdZnTe晶体的光电特性进行了研究。结果表明，CdZnTe晶体的光电特性与其缺陷和杂质密切相关。低能区的谱峰由CdTe在ZnTe中形成的缺陷产生的辐射引起，而高能区的谱峰则是由CdZnTe中的镉空位和氧杂质引起的。通过对低温PL谱的分析，可以进一步了解CdZnTe晶体的缺陷和杂质对其光电特性的影响，并优化其制备过程，以提高其电学特性和探测器性能。