高能X、伽玛射线探测用高纯TlBr半导体单晶及其传感器制备技术研究

高能X射线、γ射线探测是空间科学技术领域最核心的技术之一。经典探测器常用的Ge、Si等半导体材料必须在低温（70K左右）条件下工作，这给在空间中使用增加了诸多困难和成本。近年来开发的CdZnTe、CdTe等半导体材料虽在-30℃左右具有优良的特性，但在硬X射线以上频段，材料的空穴输运能力有限，很难适合高能γ射线的探测要求。溴化铊（TlBr）材料原子序数高、密度大、禁带宽，十分适合制造室温辐射探测器。在TlBr单晶制备方面，国外主要采用布里奇曼法，该方法易受污染，影响晶体纯度；同时由于温度梯度作用，晶体容易产生位错和层错，影响结晶完整性，很难制备大尺寸单晶。本项目拟采用水热法制备TlBr粉体，结合水溶液再结晶提纯技术，利用高温高压水热反应釜生长大尺寸TlBr单晶技术，制备纯度高、结晶缺陷少的大尺寸单晶半导体材料；同时研究新的器件结构及工艺技术，制备出性能优良的高能X、γ射线探测用传感器。