GB/T 39123-2020.Specification for cadmium-zinc telluride single crystal material for X-ray and Y-ray detector.
1范围
GB/T 39123规定了X射线和γ射线探测器用碲锌镉单晶材料的技术要求、质量保证规定和交货准备。
GB/T 39123适用于X射线和γ射线探测器用碲锌镉单晶材料。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1555半导体单 晶晶向测定方法
GB/T 6618硅片厚度和总厚度变化测试方法
GB/T 14264半导体材料 术语
GB/T 24576高分辩 率X射线衍射测量GaAs衬底生长的AlGaAs中Al成分的试验方法
GB/T 29505硅片平坦表面的表面粗糙度测量方法.
GB/T 32188氮化镓单晶衬底片 X射线双晶摇摆曲线半高宽测试方法
3术语和定义
GB/T 14264 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
碲锌镉单晶 cadmium zinc telluride single crystal
闪锌矿结构的固溶体合金，可以视为碲化镉(CdTe)和碲化锌(ZnTe)固溶而成;其分子式为Cd1-.Zn, Te(0<x<1),属于43 m点群,F43 m空间群。
注:随着Zn组元的含量x的变化,其点阵常数也随之变化;主要用于室温X射线和γ射线探测器,以及碲镉汞薄膜的外延衬底。
3.2
组分x值 composition x
碲锌镉单晶中Zn组元的含量,可以视为碲化锌(ZnTe)与碲锌镉(CdZnTe)的摩尔比。
3.3
微沉淀相 micro-precipitates
受温度场分布和分凝效应影响,碲锌镉晶体生长过程中可能形成镉和碲的颗粒状微沉淀相,其直径不大于100μm,对晶体质量存在较大的影响。
3.4
漏电流 leakage current
在没有射线辐照并施加高电压的条件下,通过碲锌镉晶体的稳定电流。

ICS07.030
中华人民共和国国家标准
GB/T39123—2020
X射线和？射线探测器用碲锌镉单晶材料规范
Specification for cadmium-zinc telluride single crystal material for X-ray and-raydetector
2020-10-11发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-09-01实施
规范性引用文件
术语和定义
测试方法
检验规则
包装、标识、运输和贮存
说明事项
GB/T39123—2020
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草GB/T39123—2020
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国建筑材料联合会提出本标准由全国人工晶体标准化技术委员会（SAC/TC461)归口本标准起草单位：西北工业大学、陕西迪泰克新材料有限公司、上海大学。本标准主要起草人：介万奇、谷智、徐亚东、查钢强、干涛、汤三奇、魏登科、闵嘉华、张继军。540
1范围
X射线和射线探测器用确锌镉单晶材料规范
GB/T39123—2020
本标准规定了X射线和射线探测器用碲锌镉单晶材料的技术要求、质量保证规定和交货准备。本标准活用于X射线和射线探测器用碲锌镐单晶材料。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T1555半导体单晶晶向测定方法GB/T6618
硅片厚度和总厚度变化测试方法GB/T14264
GB/T24576
GB/T29505
GB/T32188
3术语和定义
半导体材料术语
高分辩率X射线衍射测量GaAs衬底生长的AlGaAs中AI成分的试验方法硅片平坦表面的表面粗糙度测量方法氮化镓单晶衬底片X射线双晶摇摆曲线半高宽测试方法GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用干本文件。3.1
cadmiumzinctelluridesinglecrystal碲锌镐单晶
闪锌矿结构的固溶体合金，可以视为碲化（CdTe）和碲化锌（ZnTe）固溶而成；其分子式为Cdi-ZnTe(0组分x值
compositionx
碲锌镉单晶中Zn组元的含量，可以视为碲化锌（ZnTe)与碲锌镉（CdZnTe)的摩尔比。3.3
微沉淀相
micro-precipitates
受温度场分布和分凝效应影响，碲锌镉晶体生长过程中可能形成镉和碲的颗粒状微沉淀相，其直径不大干100um，对晶体质量存在较大的影响。3.4
漏电流
Eleakagecurrent
在没有射线辐照并施加高申压的条件下，通过碲锌镉晶体的稳定申流。1
GB/T39123—2020
4要求
外形尺寸
晶片为正方形片状，其外形尺寸应符合表1的规定，特殊要求可由供需双方协商确定。表1
10.0±0.2
表面质量
晶片外形尺寸
总厚度变化量
单位为豪米
晶片表面无区域污染，无孔洞、裂纹、晶界等宏观缺陷，无针孔、划痕等微观缺陷。晶片抛光表面的表面粗糙度不大于0.12um，特殊要求可由供需双方协商确定。4.3
晶面和晶向偏差
晶面为（111），晶向偏差不大于1°,特殊要求可由供需双方协商确定。组分x值
组分值是0.100±0.004。
5双晶衍射半峰宽
(111)晶面的双晶衍射半峰宽（FWHM)不大于60rad·s。微沉淀相
镉和碲微沉淀相颗粒直径不大于100um。颗粒直径在20um～50um内，颗粒密度不大干60个/mm；颗粒直径在50um~100um内，颗粒密度不大于20个/mm2。4.7
位错腐蚀坑密度
位错腐蚀坑密度（DEPD)不大干10*个/mm。4.8
电阻率
电阻率(p)不小于101\α·cm。漏电流
漏电流（ILeak）不大于100nA。5
测试方法
受检样品的准备
除另有规定外，受检样品应在下列条件下进行测试：a）温度：23℃±5℃；
b）相对湿度：20%～70%。
GB/T39123—2020
碲锌镉晶体沿（111)晶面切割，尺寸应符合4.1的要求。检测前，对待测晶片用浓度为5%的溴-乙醇溶液进行化学抛光处理2min3min，再用乙醇冲净，烘干或吹干备用。5.2
2外形尺寸
用分度值为0.02mm的游标卡尺和分度值为0.01mm的千分尺分别测量晶片的边长和厚度。晶片表面总厚度变化量（TTV）测量按照GB/T6618规定的方法进行。5.3
3表面质量
在40W日光灯下目视观察晶片表面有无区域污染，有无孔洞、裂纹、晶界等缺陷，在10倍光学显微镜下观察晶片表面有无划痕，在100倍光学显微镜下观察有无针孔。表面粗糙度检验按照GB/T29505规定的方法进行。
5.4晶面和品向偏差
晶面和晶向偏差测量按照GB/T1555规定的方法进行。选取衍射角约为11°54。5.5
5组分x值
组分值测量按照GB/T24576规定的方法进行。选取高角度衍射角6约为38°9°。6双晶衍射半峰宽
双晶衍射半峰宽测量按照GB/T32188规定的方法进行。选取高角度衍射角θ约为38°9°。5.7行
微沉淀相
5.7.1测试原理
受温度场分布和分凝效应影响，碲锌镉晶体生长过程中可能形成碲和镉微沉淀相，对晶体本身质量存在较大的影响。利用红外透射显微镜观察沉淀相区域与完整晶体部分的不同透射状态，可以观察到碲或镉的沉淀相，并检测其尺寸和密度值。5.7.2测试仪器
红外透射显微镜，分辨率为1um。5.7.3测试步骤
微沉淀相的测试步骤如下：
仪器自检：
b）把受检样品装入样品架，调准，观察，采样；观测沉淀相斑点并扫描记录尺寸（横向、纵向）；c）
d）按横向、纵向尺寸分别记录沉淀相区域的沉淀相密度值。5.8位错腐蚀坑密度
5.8.1测试原理
采用择优化学腐蚀技术显示位错。晶体中位错线周围的晶格发生畸变，当用某些化学腐蚀剂腐蚀3
GB/T39123—2020
晶体表面时，在晶体表面上的位错线露头处，腐蚀速度较快，因而容易形成具有特定形状的位错腐蚀坑在显微镜下观察并按一定规则统计这些位错腐饨坑，得到的位错腐蚀坑密度即可认为是位错密度。根据式(1)计算位错腐蚀坑密度，即：1(n+n2
DEPD=-
式中：
位错腐蚀坑密度，单位为个每平方毫米（1/mm）；ni
被测面自然中心处位错腐蚀坑数，单位为个；被测面自然中心处视场面积，单位为平方毫米（mm2）；被测面自然中心以外位错腐蚀坑密度最高处位错腐蚀坑数，单位为个；一被测面自然中心以外位错腐蚀坑密度最高处视场面积，单位为平方毫米（mm\）。5.8.2测试仪器
金相显微镜，放大倍数为100倍～500倍，5.8.3化学试剂
测试所需化学试剂有：
硝酸：分析纯，浓度为65%～68%；a）
氢氟酸：分析纯，浓度为40%；
乳酸：分析纯，浓度为85%~90%；d)
去离子水：电阻率p≥12×10°Q·cm；e)
重铬酸钾：分析纯。
5.8.4测试步骤
位错腐蚀坑密度的测试步骤如下：按照配方配置E-溶液，配方：硝酸10mL，去离子水20mL，重铬酸钾4g；a）
b）按照配方配置Eversion腐蚀剂配方：硝酸、氢氟酸和乳酸的容积比为4：1：25；.（1)
c）受检样品在常温下放人E-溶液中进行化学抛光，时间1min～2min，取出后用去离子水冲洗干净；
d）化学抛光后的受检样品在常温下放人Eversion腐蚀剂中显示位错腐蚀坑，时间0.5min～3min，取出后用去离子水冲洗干净；e）用金相显微镜观察腐蚀后的受检样品，对于位错腐蚀坑密度不同的部分应选用不同的放大倍数，直到图像清晰为止，并拍摄照片；根据照片计算被测面自然中心处的位错腐蚀坑数n1和视场面积S1；f）
根据照片计算被测面自然中心以外位错腐蚀坑密度最高处的位错腐蚀坑数n2和视场面g）
积S2。
根据式（1)计算样品的位错蚀坑密度并记录。电阻率
5.9.1测试原理
在碲锌镉晶片的对称两面，制作对称的平面申极。接通申源，连续改变电压，测量不同申压值下通过晶片的电流值，绘制I-V关系曲线，使用最小二乘法拟合I-V曲线，根据式（2)计算申阻率值，即：4
式中：
申阻率，单位为欧姆厘米（Q·cm）；Us
两个申极之间的申压，单位为伏特（V)；U
通过晶片的直流电流，单位为安培（A)；S
—一申极的面积，单位为平方厘米（cm）；两个申极之间的距离，单位为厘米（cm）。L
测试仪器
GB/T39123—2020
..（2)
电压源和申流表，或带申压输出的静申计，测试盒。电压源和电流表的精度应分别符合表2和表3的规定。测试示意图见图1。
电压源的精度
最小输出/V
输出范用/V
最小量程/A
测量范用/A
说明：bzxZ.net
V-—申压源：
A——电流表。
测试步骤
电阻率的测试步骤如下：
表3电流表的精度
碲锌镉晶片
图1电阻率和漏电流测试示意图
≥100
采用真空蒸镀法，在碲锌镉晶片对称两面各蒸镀一层厚度在5nm～5μm内的对称平面金电极；
GB/T39123—2020
用分度值为0.02mm的游标卡尺测量申极的尺寸，并计算电极的面积；b）
按照图1连接测试仪器，接通电源预热10min以上，直至仪器处干稳定工作状态；c）
将受检样品装入测试盒，使样品的平面申极与测试盒的测量电极充分接触；在一0.1V～0.1V改变申压，变化间隔为0.01V，测量不同申压值下通过样品的申流值，并绘制I-V关系曲线；
使用最小二乘法拟合I-V曲线，根据公式（1)计算样品申阻率值并记录。漏电流
测试仪器
与5.9.2的要求相同。
测试步骤
漏电流的测试步骤如下：
按5.9.3的要求制作电极，连接测试仪器，将受检样品装人测试盒；b）
在碲锌锅晶片上施加申压，施加的最大申压与晶片厚度的关系应符合表4的规定；c）
在0V到最大申压范围内改变申压，变化间隔为100V，测量不同申压值下通过样品的申流值，该申流值即为不同申压下的漏申流值。表4测量漏电流的最大电压
晶片厚度/mm
最大申压/V
检验规则
检验分类
检验分为出厂检验和型式检验。出厂检验
出厂检验项目
出厂检验项目应符合表5规定。
检验项目
外形尺寸
表面质量
晶面和晶向偏差
电阻率
晶片厚度×200
出厂检验项目
要求的章条号
测试方法的章条号
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