Sự không đồng nhất của vật liệu trong Cd1-xZnxTe và ảnh hưởng của chúng đến các detector gamma có thể tích lớn

Cadmium zinc telluride (Cd1−x ZnxTe hoặc CZT) đã cho thấy tiềm năng lớn như một vật liệu cho các detector tia X và gamma ở nhiệt độ phòng. Đặc biệt, vật liệu polycrystalline được phát triển bằng phương pháp Bridgman áp suất cao với tỷ lệ Zn nominal (x) từ 0.1 đến 0.2 đã được sử dụng để chế tạo các quang phổ kế gamma có độ phân giải cao với độ phân giải gần giống như Ge tinh khiết đã được làm lạnh. Để tăng độ nhạy, cần phải có diện tích lớn (> 1 cm2), và để có độ nhạy tốt với photon gamma năng lượng cao, cần các detector dày (có độ dày khoảng 1 cm). Do đó, đã có một sự thúc đẩy trong việc phát triển các detector CZT có thể tích lớn hơn 1 cm3. Tuy nhiên, sự không đồng nhất trong vật liệu trên quy mô này đã làm giảm hiệu suất của các detector. Biến động trong tỷ lệ kẽm, và do đó là độ chênh lệch năng lượng cấm, cùng với sự thay đổi trong phân bố tạp chất, cả hai đều phát sinh từ sự phân tách chọn lọc của các nguyên tố trong quá trình phát triển tinh thể, dẫn đến sự biến dạng phổ. Trong nghiên cứu này, một số kỹ thuật đặc trưng vật liệu đã được kết hợp với đánh giá detector để xác định các đặc tính vật liệu hạn chế hiệu suất của detector. Các phép đo vật liệu đã được thực hiện trên các detector có hiệu suất khác nhau. Các phép đo bao gồm truyền dẫn hồng ngoại, phát xạ tia X do hạt kích thích, photoluminescence và nhiễu xạ tia X ba trục. Ở những mức độ khác nhau, các phép đo này cho thấy rằng các detector "hiệu suất kém" thể hiện sự không đồng nhất cao hơn so với các detector "chuẩn quang phổ kế". Điều này là hợp lý, vì các vùng vật liệu CZT có đặc tính khác nhau sẽ đáp ứng với phổ cục bộ khác nhau, điều này kết hợp lại sẽ dẫn đến một phổ suy giảm cho toàn bộ thiết bị.