日常生活中我們經常遇到射線，如醫療成像，安檢，就連仰望天空，也會有天體輻射。醫療設備、工業CT、安檢設備、核儀器、天文儀器、科學儀器等等這些方面都避免不了。

面對輻射，我們會有一種恐懼感，想著輻射越少越好，不然會影響身體康健。想要射線少，那檢測設備就得很靈敏。這考驗的是輻射探測器的能力，能力強，則可以降低輻射源而不降低檢測目標。對不同的射線，探測器的常用材料也不同。

碲鋅鎘

有一種神奇材料名叫碲鋅鎘，英文名稱cadmium zinc telluride，CdZnTe，簡寫為CZT。自然界中并不現存有該物質，它是人工用碲、鋅及鎘三種單質（包含其它微量添加物質）化合生長而成單晶體，是屬于第三代前沿戰略性的半導體材料，是當前國際國內制造室溫中紅外探測、X射線探測、γ射線探測、核輻射及高能射線等探測器最為先進、優異的材料。

碲鋅鎘具有兩大特點：

1.室溫可工作； 2.轉換效率最高，即可以最大限度的降低射線的輻射量

這讓人類對碲鋅鎘充滿了期待，期待選它做輻射探測器的好材料。

不過該材料不太容易做成特純凈的晶體，內部有雜質也就是晶體缺陷，導致探測器性能變差。比如加碲、鋅、鎘材料不同配比，計算稍有偏差，就可能出現本征點缺陷、沉淀相等。或者晶體生長過程中固液界面失穩，就產生夾雜相。

測試缺陷

測試缺陷一般會用LBIC法，也就是激光誘導瞬態光電流，通過在不同的輸入脈沖輸入電壓下，分析響應電流時間和幅度曲線，可推導載流子的輸運過程。

▲載流子輸運過程，藍色是電子，黃色是空穴

下圖測試了兩組曲線，藍色與紅色明顯有不同

實看兩個碲鋅鎘晶體，缺陷也是明顯不同。藍色CZT1，就是點缺陷，而紅色CZT2，則是一個明顯的擴展缺陷。

▲擴展缺陷示意圖

擴展缺陷是因為化學成分或者結構不同，引入了不同的電子態。擴展缺陷與獨立點缺陷有著本質的不同，點缺陷的俘獲、去俘獲行為是獨立的，不受其他點缺陷影響。而擴展缺陷，他們的電子態挨在一起的，如果一個電子態有俘獲去俘獲行為，就牽扯到周圍電子態的動作。 擴展缺陷到底是什么原因，造成什么影響，業界也沒個統一的說法。一般有兩種預測，一種是或許因為擴展缺陷周圍存在一個肖特基勢壘和空間電荷區，影響了載流子的遷移率和電場分布；一種又或者是受到受輻照時，擴展缺陷成了少子的勢阱，使少子在擴展缺陷區復合。這些也許，就是未來科學家們繼續揭秘和探索的過程。

碲鋅鎘半導體材料的應用

在軍事用途上，主要是大幅提升武備的紅外探測性能及其成像清晰度，而當前國際上武備九成以上均是以紅外探測方式搜尋和發現目標的。 在民用領域，未來主要應用于核醫療、放射源檢測、無破損檢測、核輻射探測、探溫探源檢測及夜視等領域、行業的設備、儀器的制造。其核心作用與意義在于更新迭代前述行業的設備、儀器的工藝、功能及性能，提升產業結構，助力國內這些行業同代等差參與國際競爭。 更主要的是，碲鋅鎘半導體材料及器件可以提高核醫療、核輻射劑量、安檢等設備儀器（如CT機、X光機、安檢儀器等）功能與性能，降低放射源劑量，廣泛惠及民眾的醫療水平及健康。 正因該材料在軍事及民用領域具有諸多革新、顛覆性的功能與性能，國際上少數幾個能生產制造的先進國家都將其列為戰略性、管制性的產品，對我國進行技術與產品的雙封鎖。

審核編輯：郭婷