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氧化铅薄膜的制备及其X射线光电导特性的研究

栗蕾蕾  
【摘要】:在过去的一个世纪里,X射线成像技术经历了三个历史发展阶段,分别是胶片-增感屏成像技术、计算机X射线成像技术和数字X射线成像技术,它在医学、检测以及工业无损探伤等方面发挥了巨大的作用。随着信息数字化的迅速发展,数字成像技术成为X射线成像探测发展的潮流。现在许多X射线探测材料依赖的是间接转换原则,即将X射线转化为可见光,然后由可见光光电二极管阵列探测。而另一种模式是探测器直接把半导体材料吸收的X射线转化为电子空穴对产生电信号。与间接转换的探测器相比,直接转换材料由于较高的电荷产生量,因而具有较高的空间分辨率和信噪比。另外,由于直接转换材料不需要光电二极管阵列进行探测,所以制造方面也更加的简单。 PbO是一种传统的n型氧化物半导体材料,是一种很有前景的X射线探测材料,具有低的工作电场1V/μm、低的电子空穴对产生能5-6eV、平均原子序数高、禁带宽度大和基底温度低等特性。PbO是一种对X射线非常敏感的半导体光电材料,在整个波段范围内均有很强的光电特性,而且X射线荧光造成的噪音比较小,因此空间分辨率高。不管是静态还是动态应用,作为直接X射线转换器,PbO有望成为一种很有前景的高分辨率探测器。 本文综述了X射线探测器的发展历程、X射线光电导材料和金属氧化物薄膜的一些主要制备方法和表征技术。我们采用直流磁控溅射的方法制备了PbO薄膜,并研究了不同工艺参数对PbO薄膜光学性质、晶体结构、X射线光电导特性、表面形貌和元素成分的影响。研究结果表明:直流磁控溅射法可以制备出四方晶系结构的PbO和正交晶系结构的PbO,两种结构的PbO薄膜均具有X射线光电导特性,但四方晶系结构的PbO比正交晶系结构的PbO光电导现象明显。退火处理使得薄膜原生载流子浓度下降,有利于提高薄膜的光电导效应。此外,随着氧流量的增加,薄膜的表面形貌变得平整、光滑;退火处理使得薄膜的晶粒尺寸变大,提高了薄膜的结晶性能。


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