JPH0497991A - CdTe単結晶の製造方法 - Google Patents

CdTe単結晶の製造方法

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JPH0497991A
JPH0497991A JP2210277A JP21027790A JPH0497991A JP H0497991 A JPH0497991 A JP H0497991A JP 2210277 A JP2210277 A JP 2210277A JP 21027790 A JP21027790 A JP 21027790A JP H0497991 A JPH0497991 A JP H0497991A
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single crystal
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resistivity
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JP2210277A
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Minoru Funaki
船木 稔
Toshiaki Asahi
聰明 朝日
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Nippon Mining Co Ltd
Nikko Kyodo Co Ltd
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(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 且ユL且ム立国 本発明は、放射線検出素子用等として有用な高抵抗Cd
Te単結晶の製造方法に関する。
因米且皿 CdTe単結晶は放射線検出素子等に有用であり、その
特性向上、特に高エネルギー分解能化をめざして従来か
らCdTe単結晶の製造方法が検討されている。
高エネルギー分解能を達成するための結晶特性としては
、主に次の2点が重要である。
第1点は、抵抗率が高いことである。抵抗率が低いと放
射線検出器の信号ノイズが増大し好ましくなく、lXl
0’Ωcm以上の値が必要である。
第2点はキャリアライフタイムが大きいことである。キ
ャリアライフタイムが小さいと、キャリア収集効率が低
下し、エネルギー分解能が低下する。
以上のことから、放射線検出素子用の結晶の製造条件の
検討は、高抵抗率化、キャリアライフタイムの増大の2
点に注目して行なわれてきた。
第1黒目の高抵抗率化に対しては、結晶成長時にC1を
ドープして抵抗率を向上する事が報告されている。
第2魚目のキャリアライフタイムの増大に関しては、結
晶の純度の向上によって達成される事が報告されている
が  する。 点 従来から、高抵抗率の結晶を得るためには、結晶中に添
加する塩素濃度を高めることにより効果があることが知
られている。しかし、塩素濃度が高くなるほどキャリア
ライフタイムは低下する傾向があるために、放射線検出
素子に適した充分抵抗率が高く、しかもキャリアライフ
タイムも大きい結晶を得ることが出来ないという問題点
があった。すなわち、放射線検出素子として使用可能な
抵抗率を得るためには、塩素の添加量をある程度大きな
量にせざるを得ない。そのため、キャリアライフタイム
が小さくなり、結果的に、この結晶を使用して作製した
放射線検出素子のエネルギー分解能は満足できる値を得
ることができないという問題があっ光。
且豆■璽崖 本発明は、上記の問題点を解決したものであって、放射
線検出素子用のCdTe単結晶の製造方法において、得
られる単結晶中の塩素濃度が0゜8重量ppm以上5重
量ppm以下となるように塩素源を添加し、単結晶の成
長後、450’C以下の温度域において50°C/hr
以下の速度で冷却する熱処理を行うこと、あるいは、4
50’C以下の温度域において、段階的に温度を下げな
がら熱処理を行なうことを特徴とするCdTe単結晶の
製造方法に関するものである。
点を   る  および 上記の問題点を解決するためには、低塩素濃度でも抵抗
率の高い結晶を得る方法が必要であり、本発明者等は、
結晶を成長した後の冷却過程において、450℃以下の
温度域で50℃/ h r以下の速度で冷却するか、あ
るいは、450℃以下の温度域で段階的に温度を下げな
がら熱処理することで抵抗率が増加することを新たに見
い出し、本発明に至ったものである。
本発明におけるCdTeの結晶成長方法とは、トラベリ
ングヒーター法、ブリッジマン法、グラジエントフリー
ジング法等の方法であって、塩素源を添加して行う結晶
成長法の殆ど全てを含む。
本発明における、塩素源としては、CdC1,。
TeCl4.TeC1,、C1m等である。これは、C
dTeの抵抗率を高めるために添加される。添加量は、
結晶成長方法及びその条件によって異なるが、CdTe
結晶中の塩素濃度が0.8重量ppm以上、5重量pp
m以下となるように添加する。0.8重量ppm以下で
は、本発明の結晶成長後に引き続き行われる熱処理を行
っても、第1図に示すごとく、放射線検出素子に使用可
能な1×10°Ωcm以上の抵抗率にならないため好ま
しくない。また、5重量ppm以上では、第2図に示す
ごとく、キャリアライフタイムが低下するために、エネ
ルギー分解能が低下し好ましくない。
本発明の熱処理は、結晶成長終了後の室温まで冷却する
過程で行う。したがって、これは、結晶成長を行ったア
ンプル等の容器の中に入ったまま行われる。このため、
結晶の取扱による汚染を極めて少なくすることができる
。特にウェハーにした後に熱処理を行なう方法に比べて
汚染が少ない。
また、この時の熱処理は450℃以下の温度域に対して
行われる。450℃を越える温度域で熱処理しても、抵
抗率の向上にはなんら寄与しない。
また、この時の450℃とは結晶の温度であって、炉の
温度ではない。したがって、結晶が勾配のある温度分布
の中にあるときは、炉の温度が450℃を越える温度で
あっても、結晶の1部が450℃以下になったときに本
発明の熱処理が始まる。
本発明の熱処理の方法は450”C以下の温度域におい
て、50℃/hr以下の速度で冷却することである。第
3図に示すごとく、冷却速度が50℃/h rを越える
とと抵抗率が放射線検出素子に使用可能なI X 10
’Ωcmより小さくなるため、好ましくない。特に結晶
中の塩素濃度が1〜2ppm前後と小さい場合は、更に
冷却速度を小さくする必要がある。好ましくは20℃/
hr以下の冷却速度とする。
本発明の熱処理は上記の様に、徐々に温度を下げる方法
のみでなく、例えば、第4図に示すごとく450℃以下
の温度域で段階的に温度を下げながら行っても良い。こ
の場合、特に350℃以上450’C以下の温度域で1
時間以上の熱処理時間を設けるのが結晶中の抵抗率のば
らつきが小さくなるとともに、その平均値も向上するた
め、好ましい。さらに好ましくは15時間以上の熱処理
時間を設ける。段階的に熱処理する場合では、上記のご
とく、350℃以上450℃以下の温度で熱処理をした
あと、できるだけ低温まで熱処理を行うことが、より高
い抵抗率が得られるため好ましい。例えば、380℃、
300℃、200℃、100℃と段階的に熱処理を変え
ていくことが好ましい。
[実施例1コ Teを溶媒とし、結晶中の塩素濃度が2重量ppmにな
るようにCdC1,を塩素源として添加し、トラベリン
グヒーター法で、CdTe単結晶を製造後、10℃/ 
h rの冷却速度で降温した後、この結晶を用いて放射
線検出素子を作製した。
この結晶の抵抗率は、3×lO°Ωcm、キャリアライ
フタイムは電子が0.65μs、ホールが0.35μs
と高抵抗、高キヤリアライフタイムを同時に満足するも
のであった。
放射線検出素子としての特性は、”’Amの放射線(5
9,5keVのエネルギーをもっている)を測定したと
きのピーク強度半値幅が、印加電圧15Vにおいて6k
eVの良好な分解能が得られた。
[実施例2] 第5図に示すごとく、Teを溶媒とし、結晶中の塩素濃
度が2重量ppmになるようにCdC1、を塩素源とし
て添加し、図中結晶成長炉1で、トラベリングヒーター
法で、CdTe単結晶を成長した後、引き続き、図中熱
処理炉2にアンプル3を移動し、第4図に示すように温
度を段階的に下げながら、熱処理を行った。この結晶を
用いて放射線検出素子を作製した。
この結晶の抵抗率は、4×10“Ωcm、キャリアライ
フタイムは電子が0.65μs、ホールが0.35μs
と高抵抗、高キヤリアライフタイムを同時に満足するも
のであった。
放射線検出素子としての特性は、141Amの放射線(
59,5keVのエネルギーをもっている)を測定した
ときのピーク強度半値幅が、印加電圧15Vにおいて5
keVの良好な分解能が得られた。
[比較例] Teを溶媒とし、結晶中の塩素濃度が2重量ppmにな
るようにCdC1,を塩素源として添加し、トラベリン
グヒーター法で、CdTe単結晶を成長後、150℃/
hrの冷却速度で降温したあと、この結晶を用いて放射
線検出素子を作製した。
この結晶の抵抗率は、5xlO’Ωcmであり、キャリ
アライフタイムは抵抗値が低すぎたため、測定できなか
った。
放射線検出素子としての特性は、抵抗率が低すぎたため
に、リーグ電流が大きく、””Amの放射線、を測定し
たところ、なんらスペクトルが得られなかった。
五1久匁玉 本発明により、結晶中塩素濃度が0.8重量ppm以上
5重量ppmという低塩素濃度でも、放射線検出素子を
作製するのに充分な抵抗率の高い結晶を得ることが出来
る。このため、この結晶を用いて、従来よりもエネルギ
ー分解能の良好な放射線検出素子を作製することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は結晶中の塩素濃度と本発明の熱処理によって得
られた抵抗率の関係を示したものである。 第2図は結晶中の塩素濃度とキャリアライフタイムの関
係を示したものである。 第3図は冷却速度と抵抗率の関係を示したものである。 第4図は段階的に熱処理温度を下げる場合の一例を示し
たものであって、実施例2における熱処理条件である 第5図は実施例2における、結晶成長装置を示したもの
である。 1、結晶成長炉 2、熱処理炉 3、アンプル 4、CdTe単結晶 5、Te溶媒 6、原料CdTe多結晶

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放射線検出素子用のCdTe単結晶の製造方法に
    おいて、得られる単結晶中の塩素濃度が0.8重量pp
    m以上5重量ppm以下となるように塩素源を添加し、
    単結晶の成長後、450℃以下の温度域において50℃
    /hr以下の速度で冷却する熱処理を行うこと、あるい
    は、450℃以下の温度域において、段階的に温度を下
    げながら熱処理を行なうことを特徴とするCdTe単結
    晶の製造方法。
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