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摘要:本发明公开一种超快衰减时间的卤铋甲胺闪烁晶体及其生长方法,属于高能粒子射线探测技术领域。本发明涉及的闪烁晶体的化学式为:MA3Bi2ClxBryI1‑x‑y9,其中,MA+=CH3NH3+,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1。本发明晶体具有纳秒、亚纳秒量级的衰减时间,具有400‑500nm,600‑700nm两个主发射带,可以制成闪烁晶体器件,用于超快闪烁探测器;本发明提供的晶体生长方法,所需条件易于实现,操作简单,且生长体系中不含目标晶体以外的异质元素,且原料易得,价格便宜,生长条件温和。本发明闪烁晶体还可以用作半导体晶体,用于发光二极管、半导体型光电探测器等领域。
主权项:1.一种超快衰减时间的卤铋甲胺闪烁晶体,其特征在于,所述闪烁晶体的化学式为:MA3Bi2(ClxBryI1-x-y)9,其中,MA+=CH3NH3+,0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1;所述晶体的制备方法,包括以下制备步骤:(1)将质量浓度为40wt.%-55wt.%的氢卤酸,加热至接近沸点,将甲胺源和铋源按照摩尔比MA+:Bi3+=3:2加入到氢卤酸溶液中,持续搅拌直至完全溶解,控制常压下析晶温度在55-85oC范围内,得到不饱和均一溶液;(2)将步骤(1)的不饱和均一溶液采用溶液降温法降温结晶,得到多晶体:(3)在晶体生长器中加入40wt.%-55wt.%的氢卤酸,加热至接近沸点,按照甲胺源和铋源按照摩尔比MA+:Bi3+=3:2,少量多次加入铋源并持续搅拌至完全溶解,再加入甲胺源搅拌至完全溶解;冷却至室温,然后将晶体生长器移入加热介质中加热至95oC±2oC,晶体生长器中放入空的聚四氟籽晶托,设置晶转速率为30rmin至沉淀完全重溶,将聚四氟籽晶托替换为铂金丝并轻触液面,降温,通过观察铂丝上出现结晶物后确认饱和温度T;(4)重新升温再次获得均一溶液,将铂丝重新更换为聚四氟籽晶托,在籽晶托上放置步骤(2)所得多晶体作为籽晶,并于饱和温度T以上1oC置入溶液中,恒温1h后,在2h内降温至饱和温度T,随后以0.001-5oCh的速率降温进行晶体生长,晶体生长温度为40-90oC,晶体生长结束之后,得到终产品MA3Bi2(ClxBryI1-x-y)9单晶体;制备方法中步骤(1)和步骤(3)接近沸点的温度为大于等于95℃,小于100℃。
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