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GB／T 40291-2021 核仪器仪表 辐射探测器用高纯度锗晶体 基本特性的测量方法.pdf简介：
GB/T 40291-2021 是中国国家标准，标题为“核仪器仪表 辐射探测器用高纯度锗晶体 基本特性的测量方法”。这个标准规定了辐射探测器中使用的高纯度锗晶体的基本特性的测量方法。高纯度锗晶体是一种常用的辐射探测材料，主要用于制造X射线、伽马射线和中子探测器。
该标准可能包括的测量方法可能涵盖以下内容：
1. 晶体尺寸和形状的测量：测量晶体的长度、宽度、厚度等尺寸，确保其符合规格要求。
2. 纯度测试：测量晶体的化学纯度，包括杂质元素如氧、氢、碳、硅等的含量，以评估其对探测性能的影响。
3. 晶体电阻率测量：测量晶体的电阻率，这对于确定其电子迁移率和响应速度至关重要。
4. 光电性能测试：测试晶体的光电效应性能，如光吸收系数和光响应度。
5. 温度依赖性测试：测量晶体在不同温度下的性能变化，以评估其在不同环境条件下的稳定性。
6. 耐辐射性能测试：对晶体进行辐射剂量测试，以确认其在高辐射环境下的性能。
7. 频率响应和时间响应测量：测试晶体在不同频率或脉冲条件下的响应特性，以确定其适合的应用场合。
这些测量方法的目的是确保高纯度锗晶体的质量和性能满足核仪器仪表的设计和使用要求。
GB／T 40291-2021 核仪器仪表 辐射探测器用高纯度锗晶体 基本特性的测量方法.pdf部分内容预览：
电阻的阻值可能与电容的容抗值 这些因素将影响能谱仪的灵敏度利
峰识别的可靠性。等效电路效应的修正见5.4.4。 高纯锗的深能级瞬态谱偶尔也会出现扩展缺陷3L4，但由于没有普遍接受的电子状态占位模型，数 据的定量解释并不明确。因此，本文件不包括深能级瞬态谱扩展缺陷的描述。 对少数载流子深能级的研究需要注入少数载流子，难以获得和论证其饱和度，因此该方法主要用于 定性测量。本文件不涉及此类测试。
5.4.2深能级瞬态谱信号作为温度的函数
将结果制成图表。为了得到 表3中的能级参数：因子K，和激活能△E，需要在保持t2/t比值不变的情况下改变门间隔时间（t2一t1）合同管理绩效评价体系对施工合同纠纷的对策， 进行几次深能级瞬态谱温度扫描。通常，t²一t）从0.5ms到10ms，而t2/t约等于5。
电活性杂质净浓度（NA
5.4.4等效电路效应的
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C.=C.(1+D.2)
式中： 4C 耗尽区电容的修正分数变化量； C 4Cm 并联等效电容的实测分数变化量。 Cm 当D,等于1时，式(19)存在异常点。如果D,大于0.8，则不使用该公式。如果D.小于0.2，则不需 进行修正。
ACa Ca 耗尽区电容的修正分数变化量； ACm 并联等效电容的实测分数变化量 Cm 当D,等于1时，式(19)存在异常点。如果 进行修正。
5.4.5高陷阱浓度和电压脉冲高度的修正
Cd ACa Cd V. +Vu N=NX Ca Ca) V, (1 Cd
对深能级瞬态谱进行定性分析后，采用 △V V。 技术测定高阻材料中相对较高的深能级浓度。它的优 点是不需要测量电容（但是设置中保留电容计）。此外，高陷阱浓度、串联电阻效应或电压脉冲高度不需 要修正，且电容计的误差不影响结果。 程序如下： a）将示波器连接到电容计的输出端，示波器屏幕上将显示完整电容暂态波形。波形的指数增长
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部分应类似于图4中的上半部分。 b）记录填充脉冲V,的高度。 c）注意圆圈中点1的垂直位置，对应于初始电容C。 d）增加反向偏压V.的增量AV。，使圆圈中点2的最终电容C'对应的信号与点1在同一垂直位 置，记录△V。。应注意确保，在电容为C,或C’时，偏压不会使二极管完全耗尽。如果出现完全 耗尽，则应选择较小的初始偏置电压。 e） 由式(21)计算每立方厘米的深能级杂质中心浓度Nt：
式中： AV。——将最小电容提升到最终值所需的反向偏置电压V.的增量，单位为伏特(V
5.5P型高纯销多数载流子深解级
J于表3中的深能级可以由能级参数K，和△E，计算得出，或者更简单地用特定温度下的发射 确定（见下面的e.公式）
表3p型高纯锗的多数载流子深能级
表3P型高纯绪的多数载流子深能级（续）
V.相同时，深能级瞬态谱信号为脉冲高度的函数，通过测量其大小，验证之前未揭示的缺陷能级确 是体效应，而不是表面效应或与接触相关的现象。对于均匀分布的体缺陷，深能级瞬态谱信号的幅值与 V，呈线性关系。应验证该能级的发射呈指数形式。使用参考文献[3]或参考文献[4]中的方法。通过 观察深能级瞬态谱信号的强度或AC(W），验证该能级的捕获呈指数形式。其中Wp是填充脉冲的持 续时间。 对独立缺陷能级，存在发射时间（t。），信号强度符合式（22）：
5.6n型高纯锗多数载流子深能级
[△ Ca] (W,=0) (22
n型高纯度锗多数载流子深能级在单个孤立缺陷能级11) 上，呈现峰值展宽；在某些情况下，捕获动 力学与在塑性变形样品中观察到的相类似12]。如前所述，本文件不涉及深能级瞬态谱扩展缺陷。孤立 缺陷捕获能级的描述和报告方法应与p型材料相同。此外，还应证实这些能级的指数发射和指数捕获
如果采用朗氏法之外的其他方法，则在测量结果之前应说明所使用的方法。 无论采用何种方法，应说明电容桥或电容表的工作频率。如果使用朗氏法，还应说明↑mx的值。依 照本文件可以量化的观测能级，应根据其浓度列表。表3所列的中心的浓度上限（未观察到)可以从适 当温度下的最小可测电容瞬态推导出来。如果发现深能级瞬态谱峰值，但无法量化（例如，由于D，值 过高），则应说明原因。
关于晶体缺陷对探测器性能的影响，已有许多报道。值得注意的是，因为原生无位错锗晶体含有过 16
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结晶锗具有金刚石结构，其结晶方向称为常规单位立方体。电子传输、机械和腐蚀特性通常是各向 异性的。晶向可用光学或X射线衍射来确定。这些技术的指导方法见参考文献[18]，其包含了光学和 X射线衍射方向检测晶向的方法。如果晶体中不存在李晶或晶界，则可以根据先前测量的籽晶的轴向 取向来假定晶体的轴向取向
生长的绪链应在强光下 指定的其他位置外，用于蚀坑评价的切片 近切割，并垂直于生长方向。
通过择优腐蚀技术，在位错与被腐蚀表面的交点处产生凹坑，最直接地评定晶体学的完美性。程序 包括： a）机械准备； b）抛光腐蚀； c）择优腐蚀； d）光学显微镜检查； e）结果列表。 在参考文献[191中讨论了该技术的特点和局限性
使用4.1.4描述的腐蚀技术之一进行抛光腐蚀。将化学抛光的薄片浸人一个特殊的腐蚀槽中，时 间要足够长，以形成位错腐蚀坑，通常需要90s左右。位错腐蚀坑的特征是底部尖。应使用以下特殊 腐蚀槽： a）位错腐蚀（111) 将8gAgNO：溶于160mL水中，加人80mLHNO:（70%按质量）和160mLHF（49%按质 量）。搅拌15min后再使用。4h后弃用。 b）位错腐蚀(100) 将25gCu(NO）2·3HzO溶于500mL水中，然后加人250mLHNO3溶液（70%按质量）和 500mLHF（49%按质量）。使用聚乙烯或聚丙烯瓶储存。 c） 位错腐蚀（110） 将12gKOH和8gK，Fe(CN)。溶于100mL水中。4h后弃用。
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腐蚀坑分布可能是不均匀的，因此，计算区域的选择没有规定程序。建议位错计算选择至少三个 1mmX1mm区域，分别位于中心，边缘和切片径向上的中间位置。这样每片至少要数150个腐蚀坑 （如果有这么多）
位错腐蚀坑有时成直线状，表示晶体的小角度晶界。这些图案被称为“系属结构”，可以通过位错腐 蚀坑之间的间距和结构的总长度来表征（以切片半径衡量）。根据定义，系属结构的蚀坑间距应小于 40um
马赛克是一种卷曲的线条结构，线间距大于1mm
表征高纯锗晶体学的描述应包括： a）样品的轴向。除非另有规定，这也是用于评价位错的切片方向。 b）样品是单晶（无李晶面或晶界）还是多晶的说明。 c）是否有系属结构，腐蚀坑密度大于平均值4倍的区域，直径大于2mm的无错位区域和马赛克 结构。 d）平均腐蚀坑密度和参与计算的腐蚀坑总数。
A.1n型高纯锗的霍尔因子
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附录A （资料性） P型和n型高纯锗的霍尔因子
H取决于矢量B和感应霍尔电磁场的矢 尔电磁场的失量方回与晶体轴回相关。 这是由于锗晶体导带中电磁场椭球等 B<0.1T时,rH取0.83。B>0.1T 图A.1中列举了两种方向的修正示例[8]。
A.2P型高纯锗的霍尔因子
JGJT211993V形折板屋盖设计与施工规程图A.1n型高纯储的霍尔因子
因为价带中的等能面比导带中 多，所以rH对取向的依赖性很小，在P型锗晶体日 忽略不计。在低能量时，快速和慢速空穴带的简并性影响显著。快速空穴的影响一一r在低场强时大 幅提高[9（空穴浓度大约4.5%）。 将p型高纯锗的因子r：与磁场强度绘制成图，见图A.2。
图A.2p型高纯锗的霍尔因子
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附录B （规范性） RAB,CD的 F 对应 RBC.DA
RAB.CD时，修正因子F( (RAB,CD) 图B.1为不同 的取值T／CBDA 5-2016标准下载，用式(3)计算。图中可以看出，当 R AB.C RBC,DA RBC.DA RBC,DA 变化为几个数量级时，F变化缓慢
图 B.1 对应 值[21] ReC.DA (RRC.DA