《高純鍺晶體內的雜質濃度與分布的研究》是依託深圳大學，由孫慧斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高純鍺晶體內的雜質濃度與分布的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：孫慧斌
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高純鍺單晶材料，其純度達到 12-13N，是世界上最純的物質。本課題在本團隊前期研製的基礎上對超高純鍺單晶製備的關鍵技術和工藝進行進一步完善，設計出新的區熔爐和單晶爐以期得到純度為 12-13N 的理想的鍺多晶。同時進行套用研究，利用所製備的超高純鍺單晶製造出具有0.2%的高能量解析度的高純鍺探測器。新的區熔爐能進一步穩定窄熔區，而新的高純鍺單晶爐更有利高頻加熱的穩定，石英爐體和加熱器使熱場分布均勻，減少污染，從而確保得到低位錯（＜5000/cm2）、12-13N 的超高純鍺單晶。還要建立測量超高純鍺單晶純度、位錯等指標的檢測設備和方法，包括α粒子掃描、低溫霍爾測量、金相顯微，以及液氦深能級、光熱電離譜等測量雜質的方法。並從製備 P 型同軸型和平面型兩種探測器著手，掌握高純鍺探測器製備的關鍵技術和工藝，如鍍膜、離子擴散、離子注入、腐蝕、濺射、封裝、低溫等。
結題摘要
高純鍺探測器是目前世界上能量分辨最好的伽馬射線探測器，但是目前國內還無法生產出13N的高純鍺晶體。本項目在團隊前期研究的基礎上，對自主設計的區熔設備與單晶爐進行了改進，並針對鍺料提純和低位錯單晶的拉制進行了細緻研究。區熔方面，我們通過改造線圈與電機，保證了設備能在窄熔區和低速下穩定運行。在這基礎上，我們對來自同一產地的鍺原料分別進了15次、20次和30次區熔。通過低溫霍爾效應測量，得到了區熔次數與提純效果的關係，發現區熔20次即可將鍺的純度提高12N以上，區熔30次能將純度進一步提升，可以達到12.5N。單晶方面，改進了單晶爐的高頻電源和加熱線圈，最佳化了熱場。通過大量實踐，我們掌握了拉制低位錯鍺單晶的實驗技術，可以將高純鍺單晶的位錯密度控制在3000個/cm2以下，達到了項目預期目標。
