Бромід талію становить інтерес, як напівпровідниковий детектор γ-випромінювання. Напівпровідникові детектори забезпечують пряме перетворення γ-випромінювання в електричний сигнал, на відміну від сцинтиляційних детекторів, які вимагають оптичних систем зчитування, таких як ФЕУ або лавинні фотодіоди. Огляд складних напівпровідників для реєстрації γ-випромінювання був зроблений МакГрегорем в [1]. В даний час провідними напівпровідниковими сполуками для портативних γ-спектрометрів є CdTe і CdxZn1-XTe (CZT). CZT детектори забезпечують високу енергетичну роздільну здатність [2] і стабільну роботу при кімнатній температурі. Тим не менш, незважаючи на десятиліття досліджень, однорідність CdTe і CZT кристалів не є дуже доброю, особливо для великих обємів детектора [3]. TlBr має ряд переваг в порівнянні з CZT, що забезпечується більш високою щільністю (7,56 г/см3), більш високими атомними номерами і ширина забороненої зони Eg = 2,8 еВ також підходить для роботи при кімнатній температурі. Бромід талію плавиться при більш низькій температурі (4800С) і може бути вирощений з розплаву за допомогою звичайних методів росту об'ємних кристалів.
В роботі [4] досліджувався вплив I- в кристалі TlBrxI1-х на ширину забороненої зони. Коли змінюється ширина забороненої зони напівпровідникового детектора слід мати на увазі, що існує залкжність між високим струмом витоку і поганим співвідношенням сигнал/шум при високій Eg. Бромойодид талію змінює свою ширину забороненої зони від 2,15 до 2,8 еВ при зміні х від 0,3 до 1 [5]. Крім того, TlBrxI1-х кристали механічно сильніші, ніж TlBr. Що є важливим для мінімізації механічних дефектів при виготовленні пристроїв.
В нашій роботі досліджувались спектри поглинання монокристалів твердих розчинів TlPb2Br5 – TlPb2J5 (рис 1) в діапазоні температур 100 – 300 К.
За спектрами поглинання при К = 350 см-1 оцінена ширина забороненої зони
Зміна ширини забороненої зони монокристалів твердих розчинів TlPb2Br5 – TlPb2J5
|
Зразок |
20mol%TlPb2Br5 – 80mol%TlPb2I5 |
30mol%TlPb2Br5 – 70mol%TlPb2I5 |
40mol%TlPb2Br5 – 60mol%TlPb2I5 |
50mol%TlPb2Br5 – 50mol%TlPb2I5 |
60mol%TlPb2Br5 – 40mol%TlPb2I5 |
|
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Т = 100 К |
2,67 |
2,65 |
2,61 |
2,59 |
2,55 |
|
Т = 150 К |
2,65 |
2,62 |
2,59 |
2,57 |
2,53 |
|
Т = 200 К |
2,61 |
2,59 |
2,56 |
2,53 |
2,50 |
|
Т = 250 К |
2,59 |
2,57 |
2,53 |
2,50 |
2,47 |
|
Т = 300 К |
2,53 |
2,52 |
2,50 |
2,48 |
2,44 |
Як видно з отриманих результатів із збільшенням вмісту TlPb2Br5 збільшується ширина забороненої зони, що узгоджується з результатами [6].
Список літератури
- D.S. McGregor, H. Hermon, Room-temperature compound semiconductor radiation detectors, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 395 (1997) 101–124.
- F. Zhang, Z. He, C. Seifert, A prototype three-dimensional position sensitive CdZnTe detector array, IEEE Transactions on Nuclear Science 54 (4) (2007) 843–848.
- T.E. Schlesinger, R.B. James, Semiconductors for Room Temperature Nuclear Detector Applications, Academic Press, New York, 1995
- Alexei V. Churilov, Guido Ciampi, Hadong Kima, William M. Higgins, Leonard J. Cirignano, Fred Olschner, Viktor Biteman, Mark Minchello, Kanai S. Shah TlBr and TlBrx I1-x crystals for γ-ray detectors, Journal of Crystal Growth 312 (2010) 1221–1227
- K.S. Shah, J.C. Lund, F. Olschner, J. Zhang, L.P. Moy, M.R. Squillante, W.W.Moses, S.E. Derenzo, TlBrxI1-x photodetectors for scintillation spectroscopy, IEEE Transactions on Nuclear Science 41 (6) (1994) 2715–2718.
- Masaru Ikedo, Masafumi Watari, Fumikazu Tateishi, and Hiromasa Ishiwatari Preparation and character~stics of the TIBr-TU fiber for a high power CO2 laser beam. Journal of Applied Physics 60, 3035 (1986).
