[发明专利]碲镓银单晶体的制备方法

说明书

本发明公开了一种碲镓银单晶体的制备方法，用于解决现有碲镓银晶体的方法实用性差的技术问题。技术方案是首先将高纯原料碲镓银加热到银的熔点，使碲镓银三种原料充分熔化反应，转动炉体使反应充分进行，之后以一定的速率降温到凝固点，断开炉体开关，以炉冷速率降温到室温。然后将合成的多晶料放入布里奇曼法生长炉中，以一定的加热，并过热保温一段时间后，在温场为10‑15℃/cm，结晶温度为712℃处开始生长，生长完成后在670‑680℃停留一段时间，进行原位退火，之后以5℃/h的冷却速率降到室温。由于采用加热到银的熔点温度来实现多晶料的合成，生长单晶时采用10‑15℃/cm的温场，成分过冷促进了碲镓银单晶的生长。

技术领域

本发明属于I-III-VI₂族半导体材料制备领域，特别是涉及一种碲镓银单晶体的制备方法。

背景技术

半导体核辐射探测器在安检、工业探伤、医学诊断、天体X射线望远镜、基础学科研究等领域具有广泛的应用前景。

文献1“Alan Owens,A.Peacock,Compound Semiconductor Radiation Detectors[J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 2004,531,18-37”报道了硅用于核辐射探测器，但碲镓银与硅相比，平均原子序数高，对射线有更高的阻止本领，探测效率高。

文献2“Gmelin's Handbuch der anorganischen Chemie,Verlag Chemie GmbHWeinheim.Bergstrasse,5nd Edition.Silber,Teil B3,1973”报道了Ag₂Te具有很高的电子迁移率，所以推测碲镓银也具有很高的电子迁移率，能够提高探测器的能量分辨率；与高纯Ge相比，碲镓银具有较大的禁带宽度，根据文献“Aravinth K,Anandha Babu G,RamasamyP.Silver gallium telluride(AgGaTe2)single crystal:Synthesis,acceleratedcrucible rotation-Bridgman growth and characterization.Materials Science inSemiconductor Processing.2014,24,44-49”报道碲镓银的禁带宽度在1.8ev，保证探测器在室温下工作时，具有较高的电阻率和较低的漏电流；同GaTe等半导体相比，碲镓银具有易切削加工等特点，确保了器件性能的稳定性。

文献3“Aravinth K,Anandha Babu G,Ramasamy P.Silver gallium telluride(AgGaTe2)single crystal:Synthesis,accelerated crucible rotation-Bridgmangrowth and characterization.Materials Science in SemiconductorProcessing.2014,24,44-49”公开了一种AgGaTe₂的制备方法，该方法采用在500℃到745℃之间反复加热合料的方法制备多晶料，生长单晶时加热到745℃，之后在3℃/cm的温场处以5mm/day的速度生长晶体，具体的结晶温度和保温时间等未给出详细介绍。

文献4“A.Burger,J.-O.Ndap,Y.Cui,U.Roy,S.Morgan,K.Chattopadhyay,X.Ma,K.Faris,S.Thibaud,R.Miles,H.Mateen,J.T.Goldstein,C.J.Rawn,Preparation andthermophysical properties of AgGaTe2crystals,Journal of Crystal Growth,2001,225(2–4),505-511”采用籽晶法生长AgGaTe₂单晶，设定2-3℃/cm的温场，但籽晶法较为繁琐。