Fabrication and Test of a $HgI_2$ Gamma Ray Detector

감마선 검출용 $HgI_2$ 소자 제작 및 특성 평가

The $HgI_2$ single crystal which can be used for the ${\gamma}-ray$ detector at room temperature was grown by Temperature Oscillation Method. The low temperature photoluminescence, specific resistivity and trap concentration of $HgI_2$ single crystal were investigated. Three main luminescence bands were observed at 2.30eV, 2.20eV and 2.00eV at 20K, related to the excitons, I-vacancies and impurities, respectively. The specific resistivity and trap concentration of $HgI_2$ single crystal were $10^{11}{\Omega}\;cm\;and\;1.8{\times}10^{14}/cm^3$ at room temperature, respectively. Also the radiation detecting system was deviced by $HgI_2$ ${\gamma}-ray$ detector, one chip microprocessor, LCD module and personal computer. The prepared $HgI_2$ ${\gamma}-ray$ detector showed a good linearity of ${\gamma}-radiation$ dose for standard ${\gamma}-ray$.

상온에서 사용할 수 있는 감마선 검출 소자로서 $HgI_2$ 소자의 응용성을 판단하기 위하여 기상 성장법으로 $HgI_2$ 단결정을 성장시켰고 이를 이용하여 검출 소자를 제작한 후 감마선 검출 특성을 조사하였다 성장된 단결정의 비저항과 전하 운반자 포획 밀도는 상온에서 각각 $10^{11}{\Omega}\;cm$와 $1.8{\times}10^{14}/cm^3$였으며 단결정의 Photoluminescence를 측정한 결과 성장된 $HgI_2$ 단결정의 밴드갭의 온도계수는 20K부터 77K에서 $-1.53{\times}10^{-4}eV/K$였다. 감마선 검출실험 결과 제작된 $HgI_2$ 검출 소자는 상온에서 우수한 계수 특성과 시간에 대한 선형적 축적 계수 특성을 나타내었으나 온도변화에 따라 계수의 특성의 변화는 심하였다.