Спосіб одержання сцинтиляційного напівпровідникового матеріалу на основі активованого селеніду цинку

Спосіб одержання сцинтиляційного напівпровідникового матеріалу на основі активованого селеніду цинку, який полягає в тому, що попередньо здійснюють термообробку шихти селеніду цинку та активатора, після чого вирощують кристали з розплаву в атмосфері інертного газу, який відрізняється тим, що в шихту як активатор вводять халькогенід кадмію у концентрації 3-10% мас. (19) (21) 20041210740 (22) 27.12.2004 (24) 15.02.2006 (46) 15.02.2006, Бюл. № 2, 2006 р. (72) Старжинський Микола Григорович, Гриньов Борис Вікторович, Катрунов Костянтин Олексійович, Рижиков Володимир Діомидович, Сілін Віталій Іванович (73) ІНСТИТУТ СЦИНТИЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) UA 26697 C1, 12.11.1999 RU 2030489 C1, 10.03.1995 JP 6069130, 11.03.1994 JP 57085280, 27.05.1982 3 74998 4 До недоліків зазначеного способу треба випромінювальної рекомбінації (VZn-1CdZn0Zni+), що віднести складність технології одержання приводять до різкого збільшення світіння. сцинтиляційного матеріалу з заданими параметПри цьому слід зазначити, що на відміну від рами через необхідність проведення додаткових сцинтилятора ZnSe(Te), у якому атоми Те можуть стадій - первинного вирощування кристалів і навідігравати роль ізовалентних пасток, у результаті ступного дроблення в збагаченому киснем чого кінетика висвітлювання істотно середовищі. сповільнюється (до 50-150 мкс), у кристалах Відомий спосіб одержання сцинтиляційного ZnSe(Cd) іони кадмію входять у решітку без утвонапівпровідникового матеріалу на основі селеніду рення власного локального рівня і беруть участь у цинку, активованого телуром у концентрації 0,5-1 процесах трансформації енергії тільки у вигляді мас. % [патент України № 26697, С30В 33/00, (VZn-1CdZn0Zni+), що обумовлює швидке С30В 29/48], що включає попередню термообробвисвітлювання (3-5мкс). ку шихти і наступне вирощування кристалів з розЕкспериментальним шляхом було встановлеплаву в атмосфері інертного газу. Попередню но, що найкращі сцинтиляційні характеристики термообробку шихти, у яку додатково вводять сезапропонований напівпровідниковий матеріал має лен у кількості 1-4 мас. %, проводять протягом 2-4 при концентрації активатора 3-10 мас. % . годин при температурі 1000-1100 °С. При вищих концентраціях активатора Отриманий таким чином матеріал має спостерігається зниження світлового виходу і світловихід 0,7-1,0 відн. од. (відносно CsI(T1)), підвищення рівня післясвітіння, що пов'язано з рівень післясвітіння - менше 0,05 % через 5 мс, погіршенням рівня прозорості внаслідок утворення однак час висвітлення такого матеріалу складає світлопоглинаючих центрів, що представляють 50-140 мкс, що не задовольняє вимогам сучасних собою скупчення активатора, який не увійшов у сцинтиляційних приладів. кристалічні решітки. За прототип обрано останній з наведених При нижчих концентраціях активатора знианалогів. ження світлового виходу пов'язано з недостатньо В основу винаходу поставлена задача розробвисокою концентрацією центрів світіння у кристалі. ки спрощеного способу одержання У таблиці наведені основні сцинтиляційні хасцинтиляційного напівпровідникового матеріалу на рактеристики активованого кадмієм основі кристалів селеніду цинку, що має малий час напівпровідникового матеріалу на основі ZnSe у висвітлення, низьке післясвітіння і високий залежності від концентрації активатора CdSe у світловихід. порівнянні з прототипом. Одержують матеріал у Рішення поставленої задачі забезпечується такий спосіб. тим, що у способі одержання сцинтиляційного Суміш порошків ZnSe і CdSe кваліфікації ОСЧ, напівпровідникового матеріалу на основі активоу яких частка CdSe складає 5 мас. % ретельно ваного селеніду цинку, що включає попередню перемішують і проводять термообробку шихти термообробку шихти і наступне вирощування протягом 3 годин при температурі 1000 °С. кристалів з розплаву в атмосфері інертного газу, Після цього здійснюють вирощування кристазгідно з винаходом, як активатор у шихту вводять ла спрямованою кристалізацією з розплаву в халькогенід кадмію в кількості 3 - 10 % мас. атмосфері інертного газу за відомою технологією Як показали експерименти, при введенні в методом Бриджмена - Стокбаргера. шихту активатора -халькогенида кадмію, найбільш Отриманий сцинтиляційний матеріал має ймовірним станом атомів Cd у решітках ZnSe буде світловихід 0,89 - 0,95 відн. од. (відносно CsI(T1)); заміщення CdZn, оскільки утворення міжвузельних рівень післясвітіння - 0,004 - 0,006 % через 5 мс; іонів Cdi малоймовірно через великий іонний час висвітлювання - 0,6-0,8 мкс. радіус Cd. Таке заміщення не утворює рівнів у Як видно з таблиці, ізовалентне легування забороненій зоні, а навпаки, викликає локальні монокристалів на основі ZnSe кадмієм дозволяє напруги решіток через розходження ковалентних одержувати сцинтиляційні матеріали з високим радіусів Cd і Zn, що приводить до утворення світловим виходом, низьким рівнем післясвітіння і асоціатів (VZn-1CdZn0), шо можуть трансформуватималим часом висвітлювання. ся в асоціати VZn-1CdZn0D+, притягаючи донор для Зазначені сцинтиляційні матеріали можуть букомпенсації заряду. ти також використані для реєстрації й ідентифікації Таким чином, можна припустити, що поряд з продуктів розпаду різних радіоактивних матеріалів дефектами VZn кадмій утворює асоціативні центри в екстремальних умовах через їхню радіаційну стійкість і термостабільність. Таблиця Склад шихти ZnSe-1 % CdSe ZnSe-3 % CdSe ZnSe-5 % CdSe ZnSe-7% CdSe ZnSe-10%CdSe ZnSe-12%CdSe Прототип Концентр. Cd у кристалі мас % 0,09 0,18 0,24 0,47 0,61 0,86 . Світловихід відносно CsI(T1), відн. од. 0,42 0,85 0,94 0,95 0,77 0,6 1 Рівень післясвіт., через 5 мс, % 0,035 0,011 0,004 0,006 0,013 0,026 0,05 Час висвітл., мкс 0,7 0,6 0,8 0,9 1,2 3 70 5 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 74998 6 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