Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x

Сцинтилляторы на основе ZnSxSe1–x являются перспективными люминесцентными материалами для рентгеновских и гамма-детекторов. В работе исследовано влияние содержания серы на основные свойства объемных кристаллов ZnSxSe1–x, выращенных методом Бриджмена — Стокбаргера, с различным содержанием компонентов...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Дата:	2018
Автори:	Трубаева, O.Г., Чайка, M.A., Зеленская, O.В., Лалаянц, А.И., Галкин, С.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2018
Теми:	Материалы электроники
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133232
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x / O.Г. Трубаева, M.A. Чайка, O.В. Зеленская, А.И. Лалаянц, С.Н. Галкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2018. — № 1. — С. 36-42. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859635978375790592
author	Трубаева, O.Г. Чайка, M.A. Зеленская, O.В. Лалаянц, А.И. Галкин, С.Н.
author_facet	Трубаева, O.Г. Чайка, M.A. Зеленская, O.В. Лалаянц, А.И. Галкин, С.Н.
citation_txt	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x / O.Г. Трубаева, M.A. Чайка, O.В. Зеленская, А.И. Лалаянц, С.Н. Галкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2018. — № 1. — С. 36-42. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description	Сцинтилляторы на основе ZnSxSe1–x являются перспективными люминесцентными материалами для рентгеновских и гамма-детекторов. В работе исследовано влияние содержания серы на основные свойства объемных кристаллов ZnSxSe1–x, выращенных методом Бриджмена — Стокбаргера, с различным содержанием компонентов (х = 0,07—0,39) и установлено, что интенсивность спектров рентгенолюминесценции максимальна при х = 0,22. Также показано, что по сравнению с коммерческими кристаллами ZnSe(Te) и ZnSe(Al) смешанные кристаллы ZnSxSe1–x обладают более высоким световыходом и лучшей термической стабильностью. В даній роботі було досліджено вплив вмісту сірки на основні властивості об'ємних кристалів ZnSxSe1–x і проведено порівняння їх властивостей з властивостями кристалів ZnSe, ZnSe (Al), ZnSe (Te). Зразки для досліджень були вирощені методом Бріджмена — Стокбаргера в графітових тиглях діаметром 25 мм під тиском інертного газу (Ar, P = 10⁷—10⁹ Па) при температурі 1870—2000 К залежно від складу вихідної шихти. Отримано об'ємні кристали ZnSxSe1–x з різним вмістом компонентів: при х = 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30. Встановлено, що сцинтиляційні властивості досліджених кристалів залежать від вмісту сірки, а кращі параметри були отримані при х = 0,22, тобто для зразків ZnS0,22Se0,78. Було показано, що максимум смуги рентгенолюмінесценції знаходиться в області 584—591 нм, що відповідає максимальній чутливості кремнієвих фотодіодів. Виявлено, що інтенсивність рентгенолюмінесценції кристалів зростає зі збільшенням вмісту сірки і досягає максимуму для складу ZnS0,22Se0,78. ZnSxSe1–x based luminescent materials are promising for use as X-ray and γ-ray detectors. The main advantage of ZnSxSe1–x crystals is the possibility of making of solid solutions over an entire X-range. It was found that varying the composition of ZnSxSe1–x crystals can change their luminescent properties. Many studies were focused on obtaining ZnSxSe1–x mixed crystals, most using a vapour phase growth methods, and only some of works used the directional solidification. The directional solidification techniques allow growing large ZnSxSe1–x crystals for high-energy particles detectors. Practical use, however, requires the knowledge about luminescent properties of ZnSxSe1–x bulk crystals.
first_indexed	2025-12-07T13:15:46Z
format	Article
fulltext	Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 36 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 ÓÄÊ 535-34; 535-36 O. Г. ТРУБАЕВА1, M. A. ЧАЙКА2, O. В. ЗЕЛЕНСКАЯ1, А. И. ЛАЛАЯНЦ1, к. т. н. С. Н. ГАЛКИН1 Óêðàèíà, ã. Хàðьêîâ, 1Иíñòèòóò ñцèíòèëëÿцèîííыõ мàòåðèàëîâ НАН Óêðàèíы; Пîëьшà, ã. Вàðшàâà, 2Иíñòèòóò фèзèêè ПАН E-mail: trubaeva.olya@gmail.com ВЛИЯНИЕ СОÄЕРЖАНИЯ СЕРЫ НА СЦИНÒИЛЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСÒВА СМЕШАННЫХ ÊРИСÒАЛЛОВ ZnSxSe1–x Хàëьêîãåíèдíыå ñцèíòèëëÿòîðы íà îñíîâå ñå- ëåíèдà цèíêà шèðîêî èñïîëьзóюòñÿ âî мíîãèõ îбëàñòÿõ ðàдèàцèîííîãî ïðèбîðîñòðîåíèÿ (дî- зèмåòðèÿ, íåðàзðóшàющèé êîíòðîëь, èíòðîñêî- ïèÿ è дð.) [1—5]. Одíàêî ñ ðàзâèòèåм òåõíîëî- ãèé óжåñòîчàюòñÿ òðåбîâàíèÿ, ïðåдъÿâëÿåмыå ê òàêèм мàòåðèàëàм. Нà дàííыé мîмåíò íåò èдå- àëьíыõ ñцèíòèëëÿòîðîâ, êîòîðыå ïîдõîдèëè бы дëÿ ðåшåíèÿ âñåõ ïðîбëåм ðàдèàцèîííîé фèзè- êè, à íàèбîëåå ðàñïðîñòðàíåííыå â íàñòîÿщåå âðåмÿ ñцèíòèëëÿцèîííыå мàòåðèàëы èмåюò íå- дîñòàòêè, ñóщåñòâåííî îãðàíèчèâàющèå îбëàñòь èõ èñïîëьзîâàíèÿ. В чàñòíîñòè, ó êðèñòàëëîâ чèñòîãî ZnSe íèзêèé ñâåòîâыõîд, â êðèñòàëëàõ ZnSe(Te) ïëîõàÿ êèíåòèêà ëюмèíåñцåíцèè, à дëÿ ZnSe(Al) õàðàêòåðåí âыñîêèé êîýффèцè- åíò òåðмîãàшåíèÿ [6]. Ê êðèñòàëëàм дëÿ ñцèíòèëëÿцèîííыõ дå- òåêòîðîâ âыдâèãàåòñÿ ðÿд òðåбîâàíèé, à èмåí- íî: îíè дîëжíы îбëàдàòь âыñîêèм îïòèчåñêèм êàчåñòâîм, èмåòь дîñòàòîчíî бîëьшèå ðàзмåðы, быòь ïðîзðàчíымè дëÿ ñîбñòâåííîé дëèíы âîë- íы èзëóчåíèÿ, ïðåîбðàзîâыâàòь ýíåðãèю ðåíòãå- íîâñêîãî èëè g-ëóчà â îïòèчåñêèå фîòîíы ñ âы- ñîêîé ñцèíòèëëÿцèîííîé ýффåêòèâíîñòью, ïî- ñëåñâåчåíèå дîëжíî быòь êîðîòêèм, à ñâåòîâы- õîд âыñîêèм. С ýòîé òîчêè зðåíèÿ, ñðåдè ðàзëèчíыõ ñîå- дèíåíèé А2В6 îñîбыé èíòåðåñ мîãóò ïðåдñòàâ- ëÿòь ñмåшàííыå êðèñòàëëы ZnSxSe1–x, ïîñêîëь- êó òàêàÿ ñèñòåмà èмååò íåîãðàíèчåííóю âзàèм- íóю ðàñòâîðèмîñòь, ò. å. ñóщåñòâóåò âîзмîж- íîñòь ñîздàâàòь мàòåðèàë ñ ëюбым ñîдåðжàíè- Сцинтилляторы на основе ZnSxSe1–x являются перспективными люминесцентными материалами для рентгеновских и гамма-детекторов. В работе исследовано влияние содержания серы на основ- ные свойства объемных кристаллов ZnSxSe1–x, выращенных методом Бриджмена — Стокбаргера, с различным содержанием компонентов (х = 0,07—0,39) и установлено, что интенсивность спектров рентгенолюминесценции максимальна при х = 0,22. Также показано, что по сравнению с коммерче- скими кристаллами ZnSe(Te) и ZnSe(Al) смешанные кристаллы ZnSxSe1–x обладают более высоким световыходом и лучшей термической стабильностью. Ключевые слова: смешанные кристаллы, ZnSxSe1–x, детектор излучения, сцинтиллятор, рентгено- люминесценция. åм êîмïîíåíòîâ [7], à зà ñчåò óâåëèчåíèÿ шèðè- íы зàïðåщåííîé зîíы мîжíî зíàчèòåëьíî ïîд- íÿòь òåмïåðàòóðó òóшåíèÿ [8]. Смåшàííым êðèñòàëëàм ZnSxSe1–x ïîñâÿщå- íî мíîãî ïóбëèêàцèé, íî â бîëьшèíñòâå èз íèõ îïèñàíы êðèñòàëëы, âыðàщåííыå èз ïàðîâîé фàзы, è ëèшь â íåмíîãèõ — êðèñòàëëы, ïî- ëóчåííыå мåòîдîм âыðàщèâàíèÿ èз ðàñïëàâà [7—11]. Одíàêî èмåííî мåòîды íàïðàâëåííîé êðèñòàëëèзàцèè ïîзâîëÿюò ñîздàâàòь êðèñòàëëы ZnSxSe1–x дîñòàòîчíî бîëьшèõ ðàзмåðîâ, ïðèãîд- íыå, êàê óжå îòмåчàëîñь, дëÿ ñîздàíèÿ дåòåê- òîðîâ чàñòèц âыñîêîé ýíåðãèè. Сîîòâåòñòâåííî, ïðàêòèчåñêè íåò дàííыõ î ñâîéñòâàõ îбъåмíыõ êðèñòàëëîâ ZnSxSe1–x, êàê è дîêàзàòåëьñòâ èõ ïðåèмóщåñòâ íàд êëàññèчåñêèмè ñцèíòèëëÿòîðà- мè ZnSe, ZnSe(Al) è ZnSe(Te), êîòîðыå ïðèмå- íÿюòñÿ â êàчåñòâå ðåíòãåíîâñêèõ è g-дåòåêòîðîâ. В дàííîé ðàбîòå èññëåдîâàíî âëèÿíèå êîí- цåíòðàцèè ñåðы íà ñòðóêòóðíыå, îïòèчåñêèå, ëюмèíåñцåíòíыå ñâîéñòâà îбъåмíыõ êðèñòàë- ëîâ ZnSxSe1–x è ïðîâåдåíî ñðàâíåíèå èõ ñâîéñòâ ñî ñâîéñòâàмè êðèñòàëëîâ ZnSe, ZnSe(Al), ZnSe(Te). Образцы для исследований Выðàщèâàíèå îбðàзцîâ ñмåшàííыõ êðèñòàë- ëîâ ZnSxSe1–x дëÿ èññëåдîâàíèé ïðîâîдèëè èз шèõòы шåñòè ñîñòàâîâ: ïðè х = 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30. Äëÿ óдàëåíèÿ êèñëîðîдíыõ ïðè- мåñåé шèõòó ïåðåд âыðàщèâàíèåм ïðîêàëèâàëè ïðè T = 1220 Ê â òåчåíèå 5 ч â àòмîñфåðå âî- дîðîдà â êâàðцåâîм òèãëå. Рîñò îñóщåñòâëÿëè DOI: 10.15222/TKEA2018.1.36 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 37 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 мåòîдîм Бðèджмåíà — Сòîêбàðãåðà â ãðàфè- òîâыõ òèãëÿõ дèàмåòðîм 25 мм ïîд дàâëåíèåм èíåðòíîãî ãàзà (Ar, PAr = 107—109 Пà), ñêîðîñòь ïðîòÿжêè òèãëÿ чåðåз зîíó êðèñòàëëèзàцèè ñî- ñòàâëÿëà 7 мм/ч, òåмïåðàòóðó íàãðåâàòåëÿ óñòà- íàâëèâàëè îò 1870 дî 2000 Ê â зàâèñèмîñòè îò ñîñòàâà èñõîдíîé шèõòы. Выðàщåííыå êðèñòàë- ëы ñ íîмèíàëьíым ñîñòàâîм, ñîîòâåòñòâóющèм óêàзàííым зíàчåíèÿм х, îòжèãàëè â ïàðàõ цèí- êà (T = 1223 Ê, PZn = 5⋅107 Пà, t = 48 ч), êî- òîðыé èñïîëьзîâàëñÿ дëÿ îêîíчàòåëьíîãî îбðà- зîâàíèÿ ëюмèíåñцåíòíыõ цåíòðîâ, à òàêжå дëÿ ïîдàâëåíèÿ бåзызëóчàòåëьíыõ ðåëàêñàцèîííыõ êàíàëîâ, âîзбóждàåмыõ íîñèòåëÿмè зàðÿдà [11, 12]. Пîñëå îòжèãà êðèñòàëëы ðàзðåзàëè ïåðïåí- дèêóëÿðíî íàïðàâëåíèю ðîñòà, ïðîâîдèëè шëè- фîâêó è ïîëèðîâêó àëмàзíым ïîðîшêîм è ïîëó- чàëè îбðàзцы дëÿ èññëåдîâàíèé â фîðмå òàбëå- òîê дèàмåòðîм 25 мм è òîëщèíîé 4 мм (рис. 1). Êðèñòàëëы ZnSe, ZnSe(Al) è ZnSe(Te) âы- ðàщèâàëè â àíàëîãèчíыõ óñëîâèÿõ, бîëåå ïîд- ðîбíî îïèñàííыõ â [11, 12]. Äëÿ îïðåдåëåíèÿ ñîдåðжàíèÿ êàòèîííыõ ïðè- мåñåé быë ïðîâåдåí õèмèчåñêèé àíàëèз, êîòî- ðыé òàêжå ïîзâîëèë îïðåдåëèòь фàêòèчåñêèé ñîñòàâ îбðàзцîâ (табл. 1). Методы исследований Сïåêòðы ðåíòãåíîëюмèíåñцåíцèè ðåãèñòðè- ðîâàëè ñ ïðèмåíåíèåм ñïåêòðîфîòîмåòðèчåñêî- ãî êîмïëåêñà ÊСВÓ-23. В êàчåñòâå èñòîчíèêà ðåíòãåíîâñêîãî èзëóчåíèÿ èñïîëьзîâàëè ðåíòãå- íîâñêèé àïïàðàò РЕИС-И (Cu, U = 10—45 êВ). Измåðåíèå óðîâíÿ ïîñëåñâåчåíèÿ è àбñîëюò- íîãî ñâåòîâîãî âыõîдà âыïîëíÿëè ñ èñïîëьзî- âàíèåм ðåíòãåíîâñêîé òðóбêè ñ âîëьфðàмîâым àíîдîм è êðåмíèåâым фîòîдèîдîм PD-24 Smiths Heimann AMS-1 ñ ïîñëåдóющåé àâòîмàòèчåñêîé мàòåмàòèчåñêîé îбðàбîòêîé дàííыõ. Сïåêòðы ïðîïóñêàíèÿ èзмåðÿëè íà îдíîëóчå- âîм ñïåêòðîфîòîмåòðå Shimadzu UVmini-1240. Сòðóêòóðíыå ðåíòãåíîâñêèå дèфðàêцèîííыå èз- мåðåíèÿ ïðîâîдèëè ñ ïîмîщью èзëóчåíèÿ Cu Ka1 ñ èñïîëьзîâàíèåм ïîðîшêîâîãî дèфðàêòîмå- òðà Бðýããà — Бðåíòàíî (X’Pert Pro Alpha1MPD îò Philips/PANalytical), îñíàщåííîãî мîíîõðî- мàòîðîм Äжîàíññîíà ñ ïàдàющèм ëóчîм Ge(111) è дåòåêòîðîм ïîëîñы. Оòíîñèòåëьíыé ñâåòîâыõîд êðèñòàëëîâ îïðåдå- ëÿëè ñ ïîмîщью ñïåêòðîфîòîмåòðà Smiths Heimann AMS-1 ñïåêòðîмåòðèчåñêèм мåòîдîм ñ èñïîëьзî- âàíèåм èñòîчíèêîâ g-êâàíòîâ, òàêèõ êàê 123Cs (ñ ýíåðãèåé Eg = 662 êýВ) è 241Am (Eg = 59,5 êýВ), ïðè ðàбîчåé òåмïåðàòóðå 294 Ê. В êàчåñòâå фî- òîïðèåмíèêà èñïîëьзîâàëè фîòîóмíîжèòåëь (PMT) òèïà R1307, ГОСÒ 17038.2-79 [13]. Экспериментальные результаты и их обсуждение Рентгеновская дифракция Сíàчàëà îбðàзцы ZnSхSe1–х быëè èññëå- дîâàíы мåòîдîм ðåíòãåíîâñêîé дèфðàêцèè. Пîëóчåííыå ðåзóëьòàòы ïîêàзàëè îòñóòñòâèå ïî- ñòîðîííèõ фàз. Пðèбëèжåíèå Рèòâåëьдà íå óдà- ëîñь âычèñëèòь èз-зà ïðåдïîчòèòåëьíîé îðèåíòà- цèè êðèñòàëëèòîâ. Пðèâåдåííыå â табл. 1 зíàчå- íèÿ ïîñòîÿííîé ðåшåòêè èññëåдîâàííыõ îбðàз- цîâ óêàзыâàюò íà âыñîêèå ñòðóêòóðíыå ñâîé- ñòâà îбъåмíыõ êðèñòàëëîâ ZnSхSe1–х. Рèñ. 1. Обðàзцы êðèñòàëëîâ ZnSxSe1–x ïîñëå ïîëè- ðîâêè Нîмåð îбðàзцà 1 2 3 4 5 6 Нîмèíàëьíыé ñîñòàâ ZnS0,05Se0,95 ZnS0,1Se0,9 ZnS0,15Se0,85 ZnS0,2Se0,8 ZnS0,25Se0,75 ZnS0,3Se0,7 Фàêòèчåñêèé ñîñòàâ ZnS0,07Se0,93 ZnS0,15Se0,85 ZnS0,22Se0,78 ZnS0,28Se0,72 ZnS0,32Se0,68 ZnS0,39Se0,61 Пîñòîÿííàÿ ðåшåòêè, íм 0,566550 0,566427 0,56277 0,56164 0,56029 0,55913 Òàбëèцà 1 Характеристики исследуемых образцов кристаллов ZnSxSe1–x Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 38 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 Спектры пропускания Оïòèчåñêèå èññëåдîâàíèÿ ïðîâîдèëèñь ïðè êîмíàòíîé òåмïåðàòóðå. Êàê âèдíî èз рис. 2, ïðîïóñêàíèå ñмåшàííыõ êðèñòàëëîâ ZnSõSe1–х ðàзëèчíîãî ñîñòàâà (х = 0,07—0,39) íàõîдèòñÿ â дèàïàзîíå 61—67% ïðè g = 1100 íм. Эòî óêàзы- âàåò íà âыñîêîå îïòèчåñêîå êàчåñòâî êðèñòàëëîâ. Рентгенолюминесценция Гåíåðàцèÿ ñâåòà â êðèñòàëëàõ ZnSõSe1–х ïðè ïðåîбðàзîâàíèè ýíåðãèè ðåíòãåíîâñêèõ èëè g-êâàíòîâ ïðîèñõîдèò íà ñòðóêòóðå дåфåêòîâ, êî- òîðыå мîжíî èдåíòèфèцèðîâàòь ñ ïîмîщью ðåíò- ãåíîëюмèíåñцåíцèè. Нà íîðмàëèзîâàííыõ ñïåê- òðàõ ðåíòãåíîëюмèíåñцåíцèè (РЛ) èññëåдîâàí- íыõ îбðàзцîâ êðèñòàëëîâ, ïîêàзàííыõ íà рис. 3, íàбëюдàåòñÿ шèðîêàÿ ïîëîñà ñ мàêñèмóмîм îò 591 дî 584 íм. Здåñь âèдíî, чòî óâåëèчåíèå êîíцåí- òðàцèè ñåðы ïðèâîдèò ê ñдâèãó мàêñèмóмà ïîëî- ñы ëюмèíåñцåíцèè â êîðîòêîâîëíîâóю îбëàñòь, чòî ñâÿзàíî ñ óâåëèчåíèåм шèðèíы зàïðåщåííîé зîíы ïðè óâåëèчåíèè êîíцåíòðàцèè ñåðы [14]. Пîëîжåíèå ïîëîñ ðåíòãåíîëюмèíåñцåí- цèè êðèñòàëëîâ ZnSe(Al) è ZnSхSe1–х ñîâïàдà- åò è ñîîòâåòñòâóåò ñâåчåíèю òðîéíîãî êîмïëåê- ñà VZnZniOSe, à ñëåдîâàòåëьíî мåõàíèзм ðàдèà- цèîííыõ ïåðåõîдîâ ýòèõ êðèñòàëëîâ èдåíòèчåí [15—17]. Нîðмàëèзîâàííàÿ èíòåíñèâíîñòь ðåíò- ãåíîëюмèíåñцåíцèè âîзðàñòàåò ñ óâåëèчåíèåм êîíцåíòðàцèè ñåðы è дîñòèãàåò мàêñèмóмà дëÿ îбðàзцà 3 ñîñòàâà ZnS0,22Se0,78 (ñм. âñòàâêó íà ðèñ. 3) зà ñчåò îбðàзîâàíèÿ â ýòèõ êðèñòàëëàõ îïòèмàëьíîãî êîëèчåñòâà òðîéíыõ êîмïëåêñîâ VZnZniOSe. Äàëьíåéшåå óâåëèчåíèå ñîдåðжàíèÿ ñåðы ïðèâîдèò ê ñíèжåíèю èíòåíñèâíîñòè ðåíò- ãåíîëюмèíåñцåíцèè èз-зà óâåëèчåíèÿ êîëèчåñòâà дåфåêòîâ â êðèñòàëëàõ ZnSхSe1–х. Световыход Сâåòîâыõîд ÿâëÿåòñÿ îдíîé èз âàжíыõ õàðàê- òåðèñòèê ñцèíòèëëÿòîðà, êîòîðàÿ îïðåдåëÿåò êà- чåñòâî дåòåêòîðà, ïîýòîмó åãî èзмåðÿëè дâóмÿ мåòîдàмè: ïðè âîзбóждåíèè ðåíòãåíîâñêèм èз- ëóчåíèåм è ñïåêòðîмåòðèчåñêèм мåòîдîм. Пðè âîзбóждåíèè ðåíòãåíîâñêèм èзëóчåíèåм âåëèчèíà ñâåòîâîãî âыõîдà îбъåмíыõ êðèñòàë- ëîâ ZnSхSe1–х ïðàêòèчåñêè âñåõ ñîñòàâîâ быëà íå íèжå è дàжå âышå, чåм ó êðèñòàëëîâ ZnSe(Te) (табл. 2). Нàïðèмåð, дëÿ îбðàзцà ZnS0,22Se0,78 ýòà ðàзíèцà ñîñòàâëÿåò бîëåå чåм 1,5 ðàзà. Нàðÿдó ñî ñâåòîâыõîдîм, быëî èзмåðåíî òàê- жå ïîñëåñâåчåíèå, ïîñêîëьêó ýòîò ïàðàмåòð îïðå- дåëÿåò íå òîëьêî èíåðцèîííîñòь ñцèíòèëëÿòîðà, íî è дèíàмèчåñêèé дèàïàзîí зàïèñàííыõ ñèã- íàëîâ. Пîñëåñâåчåíèå ñмåшàííыõ êðèñòàëëîâ ZnSхSe1–х ñîñòàâëÿëî îêîëî 0,02% чåðåз 15 мñ, зà èñêëючåíèåм îбðàзцà 6, è быëî дîñòàòîчíî Рèñ. 2. Пðîïóñêàíèå êðèñòàëëîâ ZnSхSe1–х 400 600 800 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 X-0.07 X-0.39 � �� х = 0,39 400 600 800 1000 Äëèíà âîëíы, íм 70 60 50 40 30 20 10 0 П ðî ïó ñê àí èå , % х = 0,07 350 400 450 500 550 600 650 700 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,9 1,2 �� x Рèñ. 3. Нîðмàëèзîâàííыå ñïåêòðы ðåíòãåíîëюмèíåñ- цåíцèè è зàâèñèмîñòь èíòåíñèâíîñòè ïîëîñы ëюмè- íåñцåíцèè îò ñîñòàâà êðèñòàëëà ZnSхSe1–х (íà âñòàâ- êå), ïîëóчåííыå дëÿ îбðàзцîâ 1—6 3 4 2 7 5 1 6 400 500 600 700 Äëèíà âîëíы, íм 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0И íò åí ñè âí îñ òь Р Л , îò í. å д. I, î òí . åд . x Обðàзåц СîòíZnSe(Òå), % Пîñëåñâåчåíèå, %, чåðåз 5 мñ 15 мñ 25 мñ 1, ZnS0,07Se0,93 98 0,24 <0,02 <0,02 2, ZnS0,15Se0,85 84 0,15 3, ZnS0,22Se0,78 159 0,40 4, ZnS0,28Se0,72 122 0,54 5, ZnS0,32Se0,68 103 0,37 6, ZnS0,39Se0,61 136 0,46 0,07 ZnSe(Te) 100 0,30 0,17 ZnSe(Al) 95 0,40 <0,02 ZnS 75 58,04 39,74 31,77 Сîòí ZnSe(Òå) — ñâåòîâыõîд êðèñòàëëà, ïðèâåдåííыé ê ñâåòîâыõîдó ZnSe(Òå) Òàбëèцà 2 Относительный световой выход кристаллов при возбуждении рентгеновским излучением Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 39 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 êîðîòêèм ïî ñðàâíåíèю ñ ïîñëåñâåчåíèåм èзâåñò- íыõ ëюмèíåñцåíòíыõ мàòåðèàëîâ, òàêèõ êàê ZnS (ñм. òàбë. 2), CsI (Tl), Lu2SiO5:Ce [18—20]. Измåðåíèÿ ñâåòîâыõîдà ñïåêòðîмåòðèчåñêèм мåòîдîм ïðîâîдèëèñь ñ èñòîчíèêàмè 241Am è 137Cs. Êàê âèдíî èз рис. 4, а, ïîñëå âîзбóждå- íèÿ Cs137 êðèñòàëëà ZnS0,22Se0,78 àмïëèòóдà ïè- êîâ, ñîîòâåòñòâóющèõ ýíåðãèè 662 êýВ, íåâå- ëèêà âñëåдñòâèå мàëîãî ýффåêòèâíîãî àòîмíî- ãî íîмåðà дàííîãî ñцèíòèëëÿòîðà [18, 19]. Пðè èзмåðåíèÿõ ñ 241Am íàбëюдàåòñÿ óдîâëåòâîðè- òåëьíîå ðàзðåшåíèå (ðèñ. 4, в) êàê дëÿ ýíåðãèè 59,5 êýВ, òàê è дëÿ 16,7 êýВ, чòî ïîдòâåðждà- åò âыñîêóю ýффåêòèâíîñòь ðåãèñòðàцèè дàííы- мè ñцèíòèëëÿòîðàмè íèзêîýíåðãåòèчåñêèõ êâàí- òîâ. Эíåðãåòèчåñêîå ïîëîжåíèå ïèêîâ дëÿ îбîèõ èñòîчíèêîâ îбëóчåíèÿ (ðèñ. 4, б, г) ñâèдåòåëь- ñòâóåò î бîëьшåм ñâåòîâыõîдå ñмåшàííыõ êðè- ñòàëëîâ ZnS0,22Se0,78, чåм êðèñòàëëà ZnSe(Al): íà 116,6% ïðè èзмåðåíèÿõ ñ 137Cs è íà 130% ïðè èзмåðåíèÿõ ñ 241Am. Сïåêòðîмåòðèчåñêèå ïàðà- мåòðы êðèñòàëëîâ ZnS0,15Se0,85 è ZnS0,39Se0,61 õóжå, чåм ZnS0,22Se0,78, êàê è ïðè âîзбóждåíèè ðåíòãåíîâñêèм èзëóчåíèåм (ñм. табл. 3) 200 400 600 800 0 200 400 600 800 1000 1) �� 20 40 60 80 100 120 0 1000 2000 3000 4000 5000 �� 2) 3) 4) 1) �� 0 100 200 300 400 500 600 0 1000 2000 3000 4000 �� 4) 3) 2) �� 1) � 0 1000 2000 3000 4000 0 300 600 900 �� 4)3) 2) �� 1) � Рèñ. 4. Амïëèòóдíыå ñïåêòðы, ïîëóчåííыå ïðè èзмåðåíèÿõ ñ èñïîëьзîâàíèåм èñòîчíèêîâ 137Cs (а, б) è 241Am (в, г), чåòыðåõ îбðàзцîâ êðèñòàëëîâ (а è в — ýíåðãåòèчåñêèå ñïåêòðы): 1 — ZnS0,07Se0,93; 2 — ZnS0,15Se0,85; 3 — ZnS0,22Se0,78; 4 — ZnS0,28Se0,72 200 400 600 800 Эíåðãèÿ, ýВ 1000 800 600 400 200 0Ê îë èч åñ òâ î ф îò îí îâ í à êà íà ë 1 Иñòîчíèê Cs137 2, 3, 4 Иñòîчíèê 241Am 20 40 60 80 100 120 Эíåðãèÿ, êýВ 5000 4000 3000 2000 1000 0Ê îë èч åñ òâ î ф îò îí îâ í à êà íà ë Иñòîчíèê Cs137 0 1000 2000 3000 4000 Нîмåð êàíàëà 900 600 300 0 Ê îë èч åñ òâ î ф îò îí îâ í à êà íà ë 1 2 3 4 1 2 4 3 Иñòîчíèê 241Am4000 3000 2000 1000 0Ê îë èч åñ òâ î ф îò îí îâ í à êà íà ë 0 100 200 300 400 500 600 Нîмåð êàíàëà Обðàзåц 137Cs, Eg = 662 êýВ 241Am, Eg =59,5 êýВ Е, êýВ Сîòí ZnSe(Al), % Е, êýВ Сîòí ZnSe(Al), % ZnSe(Al) 649 100 47 100,0 2, ZnS0,15Se0,85 443 68,3 33 70,7 3, ZnS0,22Se0,78 756 116,6 61 129,9 6, ZnS0,39Se0,61 606 93,4 46 98,8 Сîòí ZnSe(Al) — ñâåòîâыõîд êðèñòàëëà, ïðèâåдåííыé ê ñâåòîâыõîдó ZnSe(Al) Òàбëèцà 3 Относительный световой выход кристаллов, измеренный в спектрометрическом режиме 1 2 4 3 à) б) â) ã) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 40 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 Температурная зависимость световыхода Óâåëèчåíèå êîíцåíòðàцèè ñåðы â êðèñòàëëàõ ZnSõSe1–х ïðèâîдèò ê óâåëèчåíèю òåðмèчåñêîé ñòàбèëьíîñòè зà ñчåò óâåëèчåíèÿ шèðèíы зàïðå- щåííîé зîíы. Из рис. 5 âèдíî, чòî ïðè èзмåíå- íèè òåмïåðàòóðы îò 20 дî 100°С ïàдåíèå ñâåòî- âыõîдà êðèñòàëëîâ ZnS0,22Se0,78 è ZnS0,39Se0,61 мåíьшå, чåм êîммåðчåñêèõ ñцèíòèëëÿòîðîâ ZnSe(Te) è ZnSe(Al), чòî ñâèдåòåëьñòâóåò î ëóч- шåé òåðмèчåñêîé ñòàбèëьíîñòè ñâåòîâыõîдà îбъ- åмíыõ ñмåшàííыõ êðèñòàëëîâ ZnSхSe1–х. Пîâышåíèå òåðмèчåñêîé ñòàбèëьíîñòè ñâå- òîâыõîдà ñмåшàííыõ êðèñòàëëîâ ZnSхSe1–х ïî ñðàâíåíèю ñ êðèñòàëëàмè ZnSe(Te) è ZnSe(Al) мîжíî îбъÿñíèòь òåм, чòî ïðè ïðèмåðíî îдèíà- êîâîé ýíåðãèè èзëóчàåмыõ фîòîíîâ (hν ≈ 2 ýВ) ýíåðãèÿ àêòèâàцèè òåðмîãàшåíèÿ ëюмèíåñ- цåíцèè êðèñòàëëîâ ZnSõSe1–х (x = 0,05—0,3) âышå, чåм ZnSe(Te) è ZnSe(Al) (0,8 ýВ) [21], èз-зà чåãî òåðмîèîíèзàцèÿ цåíòðîâ ñâåчåíèÿ â íèõ ïðîèñõîдèò ïðè бîëåå âыñîêîé òåмïåðàòó- ðå (70—80 Ê). Выводы Иññëåдîâàíèÿ âыðàщåííыõ мåòîдîм Бðèдж- мåíà — Сòîêбàðãåðà îбъåмíыõ ñмåшàííыõ êðèñòàëëîâ ZnSxSe1–x â дèàïàзîíå ñîñòàâîâ x = 0,05—0,3 мåòîдàмè ðåíòãåíîâñêîé дèфðàê- цèè, îïòèчåñêîé ñïåêòðîñêîïèè, ñцèíòèëëÿцèîí- íîé ñïåêòðîñêîïèè è ñïåêòðîмåòðèчåñêèм мåòî- дîм ïîêàзàëè èõ âыñîêèå ñòðóêòóðíыå è îïòè- чåñêèå êàчåñòâà. Лóчшèå ïàðàмåòðы быëè ïîëó- чåíы дëÿ ñîñòàâà ZnS0,22Se0,78: ïðè âîзбóждåíèè ðåíòãåíîâñêèм èзëóчåíèåм ñâåòîâыõîд òàêîãî êðèñòàëëà â 1,6 ðàзà âышå, чåм ZnSe(Al), è â 1,3 ðàзà âышå ïðè èзмåðåíèè ñïåêòðîмåòðèчåñêèм мåòîдîм. Òåðмèчåñêàÿ ñòàбèëьíîñòь ñмåшàííыõ êðèñòàëëîâ ZnSxSe1–x òàêжå ëóчшå, чåм êëàññè- чåñêèõ ñцèíòèëëÿòîðîâ ZnSe(Al) è ZnSe(Te). Òàêèм îбðàзîм, õîðîшèå ñòðóêòóðíыå è îïòè- чåñêèå ñâîéñòâà, âыñîêàÿ ñцèíòèëëÿцèîííàÿ ýф- фåêòèâíîñòь îбъåмíыõ êðèñòàëëîâ ZnSxSe1–x ïîзâîëÿюò èñïîëьзîâàòь èõ â êàчåñòâå âыñî- êîýффåêòèâíыõ ðåíòãåíîâñêèõ дåòåêòîðîâ. Бîëåå òîãî, íà èõ îñíîâå мîжåò быòь ñîздàí íî- âыé òèï íèзêîýíåðãåòèчåñêèõ ðåíòãåíîâñêèõ è g-дåòåêòîðîâ, à дàëьíåéшèå èññëåдîâàíèÿ дîëж- íы быòь íàïðàâëåíы íà ïîèñê óñëîâèé âыðàщè- âàíèÿ êðèñòàëëîâ ZnSxSe1–x è âîзмîжíîñòåé ðàñ- шèðåíèÿ дèàïàзîíà êîíцåíòðàцèé ñåðы. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ 1. Ryzhikov V., Galchinetski L., Galkin S. et al. Combined detectors based on ZnSe(Te), CsI(Tl) and Si-PIN-PD for separate detection of alpha, beta and gamma radiation // IEEE Transactions on Nuclear Science.—2000.— Vol. 47, iss. 6.— P. 1979-1981. https://doi.org/10.1109/23.903832 2. Focsha A.I., Gashin P.A., Ryzhikov V.D., Starzhinskiy N.G. Preparation and properties of an integrated system «photosensitive heterostructure-semiconductor scintillator» on the basis of compound АIIBVI // International Journal of Inorganic Materials.—2001.—Vol. 21, iss. 8.— P. 1223— 1225.—https://doi.org/10.1016/S1466-6049(01)00134-9 3. Emam-Ismail M., El-Hagary M., Ramadan E. et al. Influence of g-irradiation on optical parameters of electron beam evaporated ZnSe1-xTex nanocrystalline thin films // Radiation Effects and Defects in Solids.— 2014.— Vol. 169, iss. 1.— P. 61—72.— https://doi.org/10.1080/10420150.2013.811505 4. Gavrishchuk E.M. The polycrystalline zinc selenide for infrared optics // Inorganic Materials.— 2003.— Vol. 39, iss. 9.— P. 1031—1049.— https://doi. org/10.1023/A:1025529017192 5. Atroshenko L.V., Galchinetskii L.P., Galkin S.N. et al. Distribution of tellurium in melt-grown ZnSe(Te) crystals // Journal of Crystal Growth.— 1999.— Vol. 197, iss. 3.— P. 471—474.— https://doi.org/10.1016/S0022- 0248(98)00963-4 6. Сòàðжèíñêèé Н.Г., Гðèíåâ Б.В., Гàëьчèíåцêèé Л.П., Рыжèêîâ В.Ä. Сцèíòèëëÿòîðы íà îñíîâå ñîåдèíåíèé AIIBVI. Пîëóчåíèå, ñâîéñòâà è îñîбåííîñòè ïðèмåíåíèÿ.— Хàðьêîâ: Иíñòèòóò мîíîêðèñòàëëîâ, 2007. 7. Hussein R. H., Pagès O., Doyen-Schuler S. et al. Percolation-type multi-phonon pattern of Zn(Se,S): Backward/forward Raman scattering and ab initio calculations. // Journal of Alloys and Compounds.— 2015.— Vol. 644.— P. 704—720.— https://doi.org/10.1016/j. jallcom.2015.04.078 8. Fujita S., Mimoto H., Takebe H., Noguchi T. Growth of cubic ZnS, ZnSe and ZnSxSe1–x single crystals by iodine transport // Journal of Crystal Growth.—1979.—Vol. 47, iss. 3.— P. 326—334.— https://doi.org/10.1016/0022- 0248(79)90195-7 9. Hajj Hussein R., Pagés O., Firszt F. et al. Near- forward Raman study of a phonon-polariton reinforcement regime in the Zn(Se,S) alloy // Journal of Applied Physics.— 2014.— Vol. 116, N 8.— P. 083511.— https:// doi.org/10.1063/1.4893322 10. Hussein R. H., Pagès O., Polian A. et al. Pressure- induced phonon freezing in the ZnSeS II–VI mixed crystal: phonon–polaritons and ab initio calculations. // Journal of Physics: Condensed Matter.— 2016.—Vol. 28, N. 20.— P. 205401.— http://stacks.iop.org/0953-8984/28/i=20/ a=205401 11. Trukhanova E. L., Levchenko V. I., Postnova L. I. Crystal growth of ZnSe1-xSx solid solutions at the lowest possible vapor pressure // Inorganic Materials.— 2014.— Vol. 50, N 1.— P. 10—12.— https://doi.org/10.1134/ S0020168514010191 12. Catano A., Kun Z. K. Growth and characterization of ZnSe and homogeneous ZnSxSe1–x crystals // Journal of Рèñ. 5. Òåмïåðàòóðíàÿ зàâèñèмîñòь ñâåòîâыõîдà чå- òыðåõ îбðàзцîâ êðèñòàëëîâ: 1 — ZnS0,22Se0,78; 2 — ZnS0,39Se0,61; 3, 4 — ZnSe(Te), ZnSe(Al) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 0,4 0,6 0,8 1,0 �� 2) 1) 3) 20 40 60 80 100 Температура, °С 1,0 0,8 0,6 0,4 С , îò í. å д. 2 1 3, 4 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 41 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 Crystal Growth.—1976.— Vol. 33, iss. 2.— P. 324—330.— https://doi.org/10.1016/0022-0248(76)90059-2 13. ГОСÒ 17038.2-79 Äåòåêòîðы èîíèзèðóющèõ èзëóчå- íèé ñцèíòèëëÿцèîííыå. Мåòîд èзмåðåíèÿ ñâåòîâîãî âыõî- дà дåòåêòîðà ïî ïèêó ïîëíîãî ïîãëîщåíèÿ èëè êðàю êîм- ïòîíîâñêîãî ðàñïðåдåëåíèÿ 14. Larach S., Shrader R.E., Stocker C.F. Anomalous variation of band gap with composition in zinc sulfo-and seleno-tellurides // Physics Review.—1957.— Vol. 108, iss. 3.— P. 587—593.— https://doi.org/10.1103/ PhysRev.108.587 15. Shirakawa Y., Kukimoto H. The electron trap associated with an anion vacancy in ZnSe and ZnSxSe1–x // Solid State Compounds.—1980.— Vol. 34, iss. 5.— P. 359— 361.— https://doi.org/10.1016/0038-1098(80)90575-X 16. Watkins G.D. Radiation effects in semiconductors.— Gordon & Breach, New York.—1971.—P. 301—308. 17. Ryzhikov V. D., Starzhinskiy N. G., Galchinetskii L. P. et al. The role of oxygen in formation of radiative recombination centers in ZnSe1–xTex crystals // International Journal of Inorganic Materials.—2001.—Vol. 3, iss. 8.— P. 1227—1229.— https://doi.org/10.1016/S1466- 6049(01)00138-6 18. Бåðчåíêî Н. Н., Êðåâñ В. Е., Сðåдèí В. Г. Пîëóïðîâîдíèêîâыå òâåðдыå ðàñòâîðы è èõ ïðèмåíåíèå: Сïðàâ. òàбë.— Мîñêâà: Вîåíèздàò,1982. 19. Гóðâèч А.М. Вâåдåíèå â фèзèчåñêóю õèмèю êðè- ñòàëëîфîñфîðîâ.— Mîñêâà: Выñшàÿ шêîëà,1971. 20. Kilgus U., Kotthaus R., Lange E. Prospect of CsI(Tl)-photodiode detectors for low-level spectroscopy // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment.—1990.—Vol. 297, iss. 3.— P. 425—440.— https://doi.org/10.1016/0168-9002(90)91325-6 21. Pamplin B. R. Crystal growth // Kristall und Technik (Crystal Research and Technology).— 1975.— Vol. 10, iss. 7.— P. 707—794.— https://doi.org/10.1002/ crat.19750100725 Äата поступления рукописи в редакцию 3.01 2017 г. O. Г. ТРУБАЄВА1, M. A. ЧАЙКА2, O. В. ЗЕЛЕНСЬКА1, О. І. ЛАЛАЯНЦ1, С. М. ГАЛКІН1 Óêðàїíà, м. Хàðьêîâ, 1Іíñòèòóò ñцèíòèëÿціéíèõ мàòåðіàëіâ НАН Óêðàїíè; Пîëьщà, м.Вàðшàâà, 2Іíñòèòóò фізèêè ПАН E-mail: trubaeva.olya@gmail.com ВПЛИВ ВМІСÒÓ СІРÊИ НА СЦИНÒИЛЯЦІЙНІ ВЛАСÒИВОСÒІ ЗМІШАНИХ ÊРИСÒАЛІВ ZnSxSe1–x Халькогенідні сцинтилятори на основі селеніду цинку широко використовуються в багатьох областях радіаційного приладобудування, однак з розвитком технологій посилюються вимоги, що пред'являються до та- ких матеріалів. На даний момент немає ідеальних сцинтиляторів, які підходили б для вирішення всіх проблем радіаційної фізики, а найбільш поширені в даний час сцинтиляційні матеріали мають недоліки, що істотно обмежують область їх використання. Серед люмінофорів на основі А2В6 особливий інтерес становлять змішані кристали ZnSxSe1–x завдяки необмеженій взаємній розчинності компонентів та можливості збільшення температури гасіння за рахунок збільшення ширини забороненої зони. В даній роботі було досліджено вплив вмісту сірки на основні властивості об'ємних кристалів ZnSxSe1–x і проведено порівняння їх властивостей з властивостями кристалів ZnSe, ZnSe (Al), ZnSe (Te). Зразки для досліджень були вирощені методом Бріджмена — Стокбаргера в графітових ти- глях діаметром 25 мм під тиском інертного газу (Ar, P = 107—109 Па) при температурі 1870—2000 К за- лежно від складу вихідної шихти. Отримано об'ємні кристали ZnSxSe1–x з різним вмістом компонентів: при х = 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30. Встановлено, що сцинтиляційні властивості досліджених кристалів за- лежать від вмісту сірки, а кращі параметри були отримані при х = 0,22, тобто для зразків ZnS0,22Se0,78. Було показано, що максимум смуги рентгенолюмінесценції знаходиться в області 584—591 нм, що відповідає максимальній чутливості кремнієвих фотодіодів. Виявлено, що інтенсивність рентгенолюмінесценції кристалів зростає зі збільшенням вмісту сірки і досягає максимуму для складу ZnS0,22Se0,78. Показано, що кристали ZnSxSe1–x мають кращий світловихід та кращу термічну стабільність у порівнянні з комерційними кристалами ZnSe(Te) і ZnSe(Al). На основі проведених досліджень зроблено висновок, що об'ємні кристали ZnSxSe1–x можна використовувати як високоефективні детектори рентгенівського та g-випромінювання. Ключові слова: змішані кристали, ZnSxSe1–x, детектор випромінювання, сцинтилятор, рентгенолюмінесценція. O. G. TRUBAIEVA1, M. A. CHAIKA2, O. V. ZELENSKAYA1, A.I. LALAYANTS1, S. N. GALKIN1 Ukraine, Kharkov, 1Institute of scintillation materials of the National Academy of Sciences of Ukraine; Poland, Warsaw, 2Institute of Physics, PAN E-mail: trubaeva.olya@gmail.com EFFECT OF SULFUR ON THE SCINTILLATION PROPERTIES OF MIXED ZnSxSe1–x CRYSTALS ZnSxSe1–x based luminescent materials are promising for use as X-ray and g-ray detectors. The main advantage of ZnSxSe1–x crystals is the possibility of making of solid solutions over an entire X-range. It was found that varying DOI: 10.15222/TKEA2017.1.36 UDC 535-34; 535-36 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 1 42 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ISSN 2225-5818 REFERENCES 1. Ryzhikov V., Galchinetski L., Galkin S., Danshin E., Kvitnitskaya V., Silin, V., Chernikov V. Combined detectors based on ZnSe(Te), CsI(Tl) and Si-PIN-PD for separate detec- tion of alpha, beta and gamma radiation. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2000, vol. 47, iss. 6, pp. 1979-1981. https://doi.org/10.1109/23.903832 2. Focsha A.I., Gashin P.A., Ryzhikov V.D., Starzhinskiy N.G. Preparation and properties of an integrated system «pho- tosensitive heterostructure-semiconductor scintillator» on the basis of compound АIIBVI. International Journal of Inorganic Materials, 2001, vol. 21, iss. 8, pp. 1223-1225.https://doi. org/10.1016/S1466-6049(01)00134-9 3. Emam-Ismail M., El-Hagary M., Ramadan E., Matar A., El-Taher A. Influence of g-irradiation on optical param- eters of electron beam evaporated ZnSe1–xTex nanocrystalline thin films. Radiation Effects and Defects in Solids, 2014, vol. 169, iss. 1, pp. 61-72. https://doi.org/10.1080/1042 0150.2013.811505 4. Gavrishchuk E. M. The polycrystalline zinc selenide for infrared optics. Inorganic Materials, 2003, vol. 39, iss. 9, pp. 1031-1049, https://doi.org/10.1023/A:1025529017192 5. Atroshenko L.V., Galchinetskii L.P., Galkin S.N., Silin V.I., Shevtsov N.I. Distribution of tellurium in melt-grown ZnSe(Te) crystals. Journal of Crystal Growth, 1999, vol. 197, iss. 3, pp. 471-474. https://doi.org/10.1016/S0022- 0248(98)00963-4 6. Starzhinskiy N.G., Grinyov B.V., Galchinetskii L.P., Ryzhikov V.D. Stsintillyаtory na osnove soedinenii AIIBVI. Poluchenie, svoistva i osobennosti primeneniyа [The scintil- lators based compounds AIIBVI. Preparation, properties and features of the application]. Kharkov, Institute for Single Crystals, 2007, 296 p. (Rus) 7. Hussein R. H., Pagés O., Doyen-Schuler S., Dicko H., Postnikov A. V., Firszt F., Gorochov O. Percolation-type multi-phonon pattern of Zn(Se,S): Backward/forward Raman scattering and ab initio calculations. Journal of Alloys and Compounds, 2015, vol. 644, pp. 704-720. https://doi. org/10.1016/j.jallcom.2015.04.078 8. Fujita S., Mimoto H., Takebe H., Noguchi T. Growth of cubic ZnS, ZnSe and ZnSxSe1–x single crystals by iodine transport. Journal of Crystal Growth, 1979, vol. 47, iss. 3, pp. 326-334. https://doi.org/10.1016/0022-0248(79)90195-7 9. Hajj Hussein R., Pagès O., Firszt F., Marasek A., Paszkowicz W., Maillard A., Broch L. Near-forward Raman study of a phonon-polariton reinforcement regime in the Zn(Se,S) alloy. Journal of Applied Physics, 2014, vol. 116, no. 8, pp. 083511. https://doi.org/10.1063/1.4893322 10. Hussein R. H., Pagès O., Polian A., Postnikov A. V., Dicko H., Firszt F., Fertey P. Pressure-induced phonon freez- ing in the ZnSeS II–VI mixed crystal: phonon–polaritons and ab initio calculations. Journal of Physics: Condensed Matter, 2016, vol. 28, no. 20, pp. 205401. http://stacks. iop.org/0953-8984/28/i=20/a=205401 11. Trukhanova E. L., Levchenko V. I., Postnova L. I. Crystal growth of ZnSe1–xSx solid solutions at the lowest pos- sible vapor pressure. Inorganic Materials, 2014, vol. 50, no. 1, pp. 10-12, https://doi.org/10.1134/S0020168514010191 12. Catano A., Kun Z. K. Growth and characterization of ZnSe and homogeneous ZnSxSe1–x crystals. Journal of Crystal Growth, 1976, vol. 33, iss. 2, pp. 324-330. https://doi. org/10.1016/0022-0248(76)90059-2 13. GOST 17038.2-79 Scintillation detectors of ionizing radiation. The method of measuring the light output of the detector at the peak of total absorption. (Rus) 14. Larach S., Shrader R.E., Stocker C.F. Anomalous variation of band gap with composition in zinc sulfo-and seleno-tellurides. Physics Review, 1957, vol. 108, iss. 3, pp. 587-593. https://doi.org/10.1103/PhysRev.108.587 15. Shirakawa Y., Kukimoto H. The electron trap associ- ated with an anion vacancy in ZnSe and ZnSxSe1-x. Solid State Compounds, 1980, vol. 34, iss. 5, pp. 359—361. https://doi. org/10.1016/0038-1098(80)90575-X 16. Watkins G.D. Radiation Effects in Semiconductors. Gordon&Breach, New York, 1971, pp. 301—308. 17. Ryzhikov V. D., Starzhinskiy N. G., Galchinetskii L. P., Silin V. I., Tamulaitis G., Lisetskaya E. K. The role of oxygen in formation of radiative recombination centers in ZnSe1-xTex crystals. International Journal of Inorganic Materials, 2001, vol. 3, iss. 8, pp. 1227-1229. https://doi. org/10.1016/S1466-6049(01)00138-6 18. Berchenko N. N. et al. [Semiconductor solid solutions and their application: Reference tables]. Moskow, Military Publishing, 1982, 208 p. (Rus) 19. Gurvich A. M. [Introduction to the physical chemistry of crystal phosphorl]. Moskow, Graduate School, 1971, 336 p. (Rus) 20. Kilgus, Kotthaus R., Lange E. Prospect of CsI(Tl)- photodiode detectors for low-level spectroscopy. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1990, vol. 297, iss. 3, pp. 425-440. https://doi. org/10.1016/0168-9002(90)91325-6 21. Pamplin B. R. Crystal growth. Kristall und Technik (Crystal Research and Technology). 1975, vol. 10, iss. 7, pp. 707-794. https://doi.org/10.1002/crat.19750100725 the composition of ZnSxSe1–x crystals can change their luminescent properties. Many studies were focused on obtaining ZnSxSe1–x mixed crystals, most using a vapour phase growth methods, and only some of works used the directional solidification. The directional solidification techniques allow growing large ZnSxSe1–x crystals for high- energy particles detectors. Practical use, however, requires the knowledge about luminescent properties of ZnSxSe1–x bulk crystals. This study reports the effect of sulfur content on basic properties of ZnSxSe1–xx bulk crystals grown by Bridgman- Stockbarger method. Six different compounds were studied: ZnS0.07Se0.93, ZnS0.15Se0.85, ZnS0.22Se0.78, ZnS0.28Se0.72, ZnS0.32Se0.68, ZnS0.39Se0.61. The ZnSe(Al) and ZnSe(Te) crystals grown at the similar conditions were used as reference. X-ray luminescence was studied using РЕИС-И (REIS-I) X-ray source (Cu, U = 10—45 kV). КСВУ-23 (KSVU-23) spectrophotometer was used to analyse the emission spectra. The afterglow level h(%) was determined by Smiths Heimann AMS-1 spectrophotometer at excitation by such X-ray and g-ray sources as 123Cs and 241Am (59.5 keV). Light output is one of the main characteristics of the scintillator, which determines its quality as a detector. The ZnSxSe1-x crystals demonstrated increase in the intensity of X-ray induced luminescence spectra with increasing of sulfur content and reached maximum for ZnS0.22Se0.78 composition. Light output of ZnSxSe1–x bulk crystals are higher than those of ZnSe(Te) and ZnSe(Al) commercial crystals. Moreover, thermal stability of scintillation light output of ZnSxSe1–x bulk crystals are also better than those. This investigation has revealed that basic properties of ZnSxSe1–x based scintillation detectors are better than those of ZnSe(Te) and ZnSe(Al). Keywords: ZnSe1-xSx bulk crystals, radiation detector, scintillator, X-ray induced luminescence.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-133232
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	2225-5818
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T13:15:46Z
publishDate	2018
publisher	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
record_format	dspace
spelling	Трубаева, O.Г. Чайка, M.A. Зеленская, O.В. Лалаянц, А.И. Галкин, С.Н. 2018-05-21T17:28:18Z 2018-05-21T17:28:18Z 2018 Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x / O.Г. Трубаева, M.A. Чайка, O.В. Зеленская, А.И. Лалаянц, С.Н. Галкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2018. — № 1. — С. 36-42. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2017.1.36 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133232 535-34; 535-36 Сцинтилляторы на основе ZnSxSe1–x являются перспективными люминесцентными материалами для рентгеновских и гамма-детекторов. В работе исследовано влияние содержания серы на основные свойства объемных кристаллов ZnSxSe1–x, выращенных методом Бриджмена — Стокбаргера, с различным содержанием компонентов (х = 0,07—0,39) и установлено, что интенсивность спектров рентгенолюминесценции максимальна при х = 0,22. Также показано, что по сравнению с коммерческими кристаллами ZnSe(Te) и ZnSe(Al) смешанные кристаллы ZnSxSe1–x обладают более высоким световыходом и лучшей термической стабильностью. В даній роботі було досліджено вплив вмісту сірки на основні властивості об'ємних кристалів ZnSxSe1–x і проведено порівняння їх властивостей з властивостями кристалів ZnSe, ZnSe (Al), ZnSe (Te). Зразки для досліджень були вирощені методом Бріджмена — Стокбаргера в графітових тиглях діаметром 25 мм під тиском інертного газу (Ar, P = 10⁷—10⁹ Па) при температурі 1870—2000 К залежно від складу вихідної шихти. Отримано об'ємні кристали ZnSxSe1–x з різним вмістом компонентів: при х = 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30. Встановлено, що сцинтиляційні властивості досліджених кристалів залежать від вмісту сірки, а кращі параметри були отримані при х = 0,22, тобто для зразків ZnS0,22Se0,78. Було показано, що максимум смуги рентгенолюмінесценції знаходиться в області 584—591 нм, що відповідає максимальній чутливості кремнієвих фотодіодів. Виявлено, що інтенсивність рентгенолюмінесценції кристалів зростає зі збільшенням вмісту сірки і досягає максимуму для складу ZnS0,22Se0,78. ZnSxSe1–x based luminescent materials are promising for use as X-ray and γ-ray detectors. The main advantage of ZnSxSe1–x crystals is the possibility of making of solid solutions over an entire X-range. It was found that varying the composition of ZnSxSe1–x crystals can change their luminescent properties. Many studies were focused on obtaining ZnSxSe1–x mixed crystals, most using a vapour phase growth methods, and only some of works used the directional solidification. The directional solidification techniques allow growing large ZnSxSe1–x crystals for high-energy particles detectors. Practical use, however, requires the knowledge about luminescent properties of ZnSxSe1–x bulk crystals. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Материалы электроники Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x Вплив вмісту сірки на сцинтиляційні властивості змішаних кристалів ZnSxSe1–x Effect of sulfur on the scintillation properties of mixed ZnSxSe1–x crystals Article published earlier
spellingShingle	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x Трубаева, O.Г. Чайка, M.A. Зеленская, O.В. Лалаянц, А.И. Галкин, С.Н. Материалы электроники
title	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x
title_alt	Вплив вмісту сірки на сцинтиляційні властивості змішаних кристалів ZnSxSe1–x Effect of sulfur on the scintillation properties of mixed ZnSxSe1–x crystals
title_full	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x
title_fullStr	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x
title_full_unstemmed	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x
title_short	Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x
title_sort	влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов znsxse1–x
topic	Материалы электроники
topic_facet	Материалы электроники
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/133232
work_keys_str_mv	AT trubaevaog vliâniesoderžaniâserynascintillâcionnyesvoistvasmešannyhkristallovznsxse1x AT čaikama vliâniesoderžaniâserynascintillâcionnyesvoistvasmešannyhkristallovznsxse1x AT zelenskaâov vliâniesoderžaniâserynascintillâcionnyesvoistvasmešannyhkristallovznsxse1x AT lalaâncai vliâniesoderžaniâserynascintillâcionnyesvoistvasmešannyhkristallovznsxse1x AT galkinsn vliâniesoderžaniâserynascintillâcionnyesvoistvasmešannyhkristallovznsxse1x AT trubaevaog vplivvmístusírkinascintilâcíinívlastivostízmíšanihkristalívznsxse1x AT čaikama vplivvmístusírkinascintilâcíinívlastivostízmíšanihkristalívznsxse1x AT zelenskaâov vplivvmístusírkinascintilâcíinívlastivostízmíšanihkristalívznsxse1x AT lalaâncai vplivvmístusírkinascintilâcíinívlastivostízmíšanihkristalívznsxse1x AT galkinsn vplivvmístusírkinascintilâcíinívlastivostízmíšanihkristalívznsxse1x AT trubaevaog effectofsulfuronthescintillationpropertiesofmixedznsxse1xcrystals AT čaikama effectofsulfuronthescintillationpropertiesofmixedznsxse1xcrystals AT zelenskaâov effectofsulfuronthescintillationpropertiesofmixedznsxse1xcrystals AT lalaâncai effectofsulfuronthescintillationpropertiesofmixedznsxse1xcrystals AT galkinsn effectofsulfuronthescintillationpropertiesofmixedznsxse1xcrystals

Влияние содержания серы на сцинтилляционные свойства смешанных кристаллов ZnSxSe1–x

Репозитарії

Схожі ресурси