Спосіб одержання сцинтиляційного напівпровідникового матеріалу на основі халькогенідів цинку

Спосіб одержання сцинтиляційного напівпровідникового матеріалу на основі халькогенідів цинку, що містить активуючу домішку кисню, що включає попередню термообробку сировини, вирощування кристалів з розплаву в атмосфері інертного газу, наступну термообробку отриманих кристалів у парах власних компонентів, який відрізняється тим, що попередньо до шихти додають Аl2О3 у концентрації 10-3-10-1мол. %. (19) (21) u200512722 (22) 28.12.2005 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Старжинський Микола Григорович, Богатирьова Ірина Вікторівна, Гальчинецький Леонід Павлович, Гриньов Борис Вікторович, Катрунов Костянтин Олексійович, Рижиков Володимир Діомидович, Сілін Віталій Іванович (73) ІНСТИТУТ СЦИНТИЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НАН УКРАЇНИ 3 15651 4 ваного введення кисню в шихту, певна концентратакому випадку виступають складні асоціати типу ція якого необхідна для створення сцинтилятору з [ZniOSeVZn], про що можна судити по формі й пошвидким часом висвітлення, не дозволяє досягти ложенню максимуму смуги випромінювання відтворюваності його вихідних параметрів. ( max=590-600нм) і кінетичному параметру , що не Відомий спосіб одержання сцинтиляційного більший 1мкс, тобто випромінювальна рекомбінанапівпровідникового матеріалу на основі халькоція в таких кристалах пов'язана з тими ж випромігеніду цинку, зокрема селеніду цинку [патент Укранювальними центрами, що й у кристалах ZnSe(O), їни №51766, С30В29/48, С30В29/46], що містить отриманими за способом-прототипом. Причому активуючі домішки телуру й кисню, включає попеоптико-люмінесцентні дослідження показують, що редню термообробку сировини, вирощування криАl у створенні ефективних випромінювальних сталів з розплаву в атмосфері інертного газу і нацентрів прямої участі не приймає, тому що у спекступну термообробку отриманого кристала у трах люмінесценції відсутні смуги, пов'язані з іонасиченій парі цинку. Сировиною в даному способі нами Аl. є механоактивований шляхом дроблення у киснеЗменшення рівня післясвітіння у порівнянні з вому середовищі попередньо вирощений кристал прототипом з'ясовується тим, що при більшій конселеніду цинку, активованого телуром. Таким центрації атомів кисню у решітці збільшується часшляхом кисень входить у решітку кристала у витка швидких випромінювальних комплексів гляді механічно стимульованих іонною імплантаці[ZniOSeVZn], що утворюються шляхом трансформаєю активних форм кисню внаслідок утворення лоції з повільних комплексів [ZniVZn], що входять у кальних електричних полів в області мікротріщин у загальний склад комплексів. процесі дроблення. Концентрація кисню в отриманих запропоноДаний сцинтияційний матеріал має світловихід ваним способом кристалах становить 10-30,7-0,9 відн. од. (відносно CsI(Tl)), післясвітіння 10-1мол.%. через 5мс становить 0,04-0,05%, а час висвітлення Експериментальним шляхом було встановле- 2,5-3мкс. но, що найкращі сцинтиляційні характеристики До недоліків зазначеного способу треба віднематеріал має при концентрації Аl2О3 у шихті 10-3сти складність технології одержання сцинтилятора 10-1мол.%. внаслідок необхідності проведення додаткових При більшій концентрації Аl2О3 у шихті спостестадій - первинного вирощування кристалів і нарігається зниження світлового виходу, підвищення ступного дроблення. рівня післясвітіння й часу висвітлення, що пов'язаЯк прототип нами обрано останній з наведено з випаданням інших фаз, які, зокрема, можуть них аналогів. являти собою скупчення матеріалу, що не ввійшов В основу корисної моделі поставлено завдану матрицю. Це приводить до розтріскування крисня спрощення способу одержання сцинтиляційнотала, а також до утворення світлопоглинаючих го напівпровідникового матеріалу на основі хальцентрів й, отже, до погіршення оптичної прозороскогенідів цинку, що має малий час висвітлення й ті. низьке післясвітіння. При зменшенні концентрації Аl2О3 у шихті зниРішення поставленої задачі забезпечується ження світлового виходу пов'язане з недостатньо тим, що в способі одержання сцинтиляційного нависокою концентрацією центрів світіння у кристалі. півпровідникового матеріалу на основі халькогеніВ таблиці наведені основні сцинтиляційні хаду цинку, що містить активуючу добавку кисню і рактеристики активованого киснем сцинтиляційновключає попередню термообробку сировини, виго напівпровідникового матеріалу на основі хальрощування кристалів з розплаву в атмосфері інеркогеніду цинку у залежності від концентрації тного газу й наступну термообробку отриманих активатора у порівнянні з прототипом. кристалів у парі власних компонентів, відповідно Одержують матеріал у такий спосіб. до корисної моделі, у вихідну шихту вводять Аl2О3 До дрібнодисперсного порошку ZnSe кваліфіз концентрацією 10-3-10-1мол.%. кації ОСЧ додають порошок Аl2О3, частка якого в Як показали дослідження, введення Аl2О3 у загальному складі становить 10-2мас.%. Після ре-3 -1 шихту в концентрації 10 -10 мол.% сприяє ізовательного перемішування отриману суміш термічно лентному заміщенню киснем селену у решітці маобробляють в атмосфері інертного газу протягом 3 триці. В ході проведених експериментів з'ясувалогодин при температурі 1000 С. ся, що центрами випромінювальної рекомбінації в Таблиця Склад шихти ZnSe-Аl2О3 ZnSe-Аl2О3 ZnSe-Аl2О3 ZnSe-Аl2О3 ZnSe-Аl2О3 ZnSe-Аl2О3 ZnSe-Аl2О3 Прототип Концентрація Аl2О3 у Концентрація О2, Світловихід від- Рівень послясві- Час висвітшихті, мол.% мол.% носно CsI(Tl), тіння через 5мс, % лення, мкс 0,51 0,007 1,4 5 10-4 4 10-4 10-3 0,75 0,007 1,2 9 10-4 0,86 0,005 1,2 2 10-2 5 10-3 -2 0,95 0,004 0,8 8 10 1 10-2 10-1 0,90 0,005 1,2 9 10-2 10-1 0,63 0,015 3,0 5 10-1 1 0,42 0,04 5,0 3 10-1 0,7-0,9 0,05 (через 2мс) 2,5-3,0 5 15651 Далі здійснюють вирощування кристала спрямованою кристалізацією розплаву в атмосфері інертного газу за відомою технологією методом Бриджмена-Стокбаргера. Отриманий сцинтиляційний матеріал має світловихід 0,95 відн. од. (відносно CsI(Tl)), післясвітіння становить 0,005% через 5мс; час висвітлення Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 менший 1,0мкс. Як видно з таблиці, легування монокристалів на основі ZnSe киснем шляхом введення у шихту Аl2О3, дозволяє одержувати сцинтиляційні матеріали з низьким рівнем післясвітіння й малим часом висвітлення. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601