Тема: Твердотельные детекторы ионизирующего излучения на основе монокристаллов метиламмония иодида свинца
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТИЛАММОНИЙ ЙОДИДА СВИНЦА 5
Структура монокристаллов метиламмоний йодид свинца. 5
Оптоэлектронные свойства монокристаллов метиламмоний йодид свинца 7
Синтез монокристаллов метиламмоний йодид свинца. 9
ГЛАВА 2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ.15
2.1 Основные требования к наполнителям кристаллических детекторов 16
2. 2 Типы полупроводниковых детекторов 18
2. 3 Материалы полупроводниковых детекторов 20
ГЛАВА 3. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА 22
Синтез монокристаллов метиламмоний йодид свинца. 22
Рентгеноструктурный анализ. 23
Рентгенофлуоресцентный анализ. 27
Измерения проводимости. 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
ЛИТЕРАТУРА 38
ПРИЛОЖЕНИЯ
📖 Введение
Последние несколько лет стали свидетелями быстрого развития нового класса солнечных элементов на основе перовскитов органо-неорганических галогенидов. Металлические галогенидные полупроводники с перовскитной кристаллической структурой включают появляющийся класс оптикоэлектронных материалов. Выдающаяся терпимость оптических и электронных характеристик к структурным дефектам, найденным в перовскитах метиламмоний галогенида свинца, позволила множество оптико- электронных применений, таких как недорогие солнечные батарейки с гарантированной эффективностью преобразования мощности, которые превышают 21%, широкополосные и узкополосные фотодетекторы, работающие в ультрафиолетовом, видимом, близком инфракрасном и мягком рентгеновском спектре, а также светоэмиссионные диоды и лазеры.
Полупроводник является эффективным твердотельным гамма- детектором, когда он одновременно показывает несколько отличных особенностей: высокое удельное сопротивление (≤1010 Ом•см), малую величину средней энергии, расходуемой заряженной частицей на создание одной пары носителей заряда, отсутствие рекомбинации и захвата носителей, большую подвижность носителей заряда обоих знаков [2] и большое среднее атомное число (Z) для достаточной поглотительной способности высокоэнергетических фотонов. Большинству из этих условий удовлетворяют монокристаллические полупроводники, где транспорт носителей заряда не ограничен рассеянием и ловушками на границах зерна. Однако доступность таких полупроводников с большими атомными числами Z в монокристаллических формах достаточно больших размеров, которые являются и химически, и механически прочными, ограничена. Очень немного материалов, как известно, отвечают этим требованиям при комнатной температуре [3], и до сих пор только сверхчистые монокристаллы теллурида кадмия и теллурида кадмия–цинка, обычно выращиваемые плавлением методом Чохральского, были коммерчески применимы [4]. В целом, из-за этих строгих требований, цены на твердотельные полупроводниковые детекторы возрастают от видимого света до жесткого излучения двумя - тремя порядками величины [1].
Целью работы является проверка применимости монокристаллов метиламмоний йодид свинца для создания доступных по стоимости и методу производства полупроводниковых детекторов гамма-излучения.
Задачи:
• проведение порошкового рентгенодифракционного анализа реагентов и получившихся кристаллов; определение элементного состава порошковых образцов с помощью рентгенофлюоресцентного спектрометра;
• измерение проводимости и фотопроводимости образцов монокристаллов метиламмоний йодид свинца.
✅ Заключение
При исследования монокристаллов метиламмоний йодид свинца были проведены рентгенодифракционный анализ участников и продукта реакции синтеза, рентгенофлуоресцентный анализ, измерены электрическая и фотопроводимость вещества. По результатам выполненной работы были сделаны следующие выводы:
1. Рентгеновская дифракция и рентгенофлуоресцентный анализ показали соответствие параметров синтезированных в КФУ монокристаллов метиламмоний йодид свинца известным литературным данным.
2. Измерения проводимости и фотопроводимости монокристаллов в контактной паре с индий-галлиевым сплавом дают значения удельной проводимости, согласующиеся с литературными данными по порядку величины. Кроме этого обнаруживается вклад ионной проводимости.
3. Инерционные эффекты, обусловленные ионным вкладом в проводимость, препятствуют получению отклика на отдельные ионизирующие частицы и ограничивают применение данного материала для создания детекторов ионизирующих излучений.
Целью работы являлось проверка применимости монокристаллов метиламмоний йодид свинца для создания доступных по стоимости и методу производства полупроводниковых детекторов гамма-излучения. Однако химическая неустойчивость перовскитов, и особенно их ионная динамика, вызывающая гистерезис в веществе метиламмоний йодид свинца, препятствуют его использованию в качестве полупроводникового материала для детекторов ионизирующего излучения.
Распространенной версией причины этого является ионная проводимость. При освещении и приложенном напряжении отрицательно заряженные I- анионы мигрируют к катоду, когда как положительные MA-катионы ‒ к аноду, эффективно создавая барьер экстракции для обоих типов носителей. Это объясняет наблюдаемые s-образные кривые ВАХ, а также чувствительность к предыдущей истории смещения ВАХ. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем решение этого своеобразного артефакта приведет к увеличению производительности перовскитных материалов и разработке их применения.



