十二天砺剑:从晶体生长到能谱分辨的科研实践纪实
发布时间:2026-08-26 关注:
来源:申浩正/长安大学
从一块暗红色的单晶锭,到清晰分辨出5.48MeVα粒子能谱的辐射探测器,需要多少天?长安大学"晶探卫士"实践队给出的答案是:12天。
2026年7月,在西北工业大学友谊校区的一间实验室里,长安大学材料学院的学生们正全神贯注地操作着高真空退火炉。石英管内,Se蒸气正缓缓扩散进CdMgTe晶格;管外,年轻的科研工作者们每隔12小时记录一次温度曲线。这是"晶探卫士"团队暑期实践的核心场景——Se气氛封闭退火实验。
"退火是晶体生长的'后半篇文章'。"团队负责人申浩正介绍,"熔体法生长的CdMgTe单晶就像一块有'内伤'的璞玉,需要通过退火来修复缺陷。我们选择Se气氛,是因为Se和Te化学性质相似,但键合更强,有望同时解决缺陷多和输运性能差两个问题。"
实践的前四天是"打基础":切割、研磨、抛光、腐蚀,一块块晶片在队员们手中逐渐变得光亮如镜。中间四天是"重头戏":称量高纯Se粉、抽真空、氢氧焰封管、装炉退火,四组不同时间的退火样品在773K的温场中静静发生化学反应。最后四天是"见真章":XPS证实Se成功替位Te,红外光谱透过率跃升至63.6%,飞行时间法测出迁移率提升8.5倍,而α能谱仪上终于出现了那个期待已久的全能峰。
"当400V偏压下,5.48MeV的峰清晰地显示在屏幕上时,整个实验室都激动了。"参与测试的队员回忆道,"这意味着我们的材料真的'活'了,它能把看不见的射线变成看得见的电信号。"
西北工业大学实验室教师评价:"从晶体处理到器件测试,这个团队展现了完整的科研闭环。特别是他们发现120h为最优退火窗口,避免了过长时间退火导致的性能回落,这种'过犹不及'的认识,正是工程思维的核心。"
十二天的实践短暂而充实。队员们带着12片珍贵样品、两万余字的实验记录和沉甸甸的数据返回长安大学。这些成果不仅将支撑他们的"挑战杯"参赛项目,更让一群本科生真切触摸到了半导体辐射探测材料研究的前沿脉搏。