中科院成功研制出GaN基X射线探测器

作者:本网编辑 文章来源:互联网 发布时间:2011-05-16

GaN基材料作为第三代半导体的杰出代表,已经被广泛应用于光电子领域,如激光器(LD)、发光二极管(LED)、高电子迁移率晶体管(HEMT)等。另外,GaN基材料具有很好的抗辐射性和很高的化学稳定性,近年来人们逐渐开始关注其在核探测领域的基础和应用研究。

常规GaN基材料因其背景载流子浓度高和位错密度高,使得基于该种材料的核探测器具有很高的漏电流,而Fe掺杂自支撑GaN基材料,因其高阻和高结晶品质可以大大降低探测器的漏电流,因此在核探测和成像领域具有很好的应用前景。

最近,中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台陆敏副研究员及其团队使用纳米所参股公司苏州维纳科技有限公司提供的Fe掺杂自支撑GaN单晶片,经过不断的器件模拟设计研究和探测器微加工工艺探索,终于成功研制出Fe掺杂自支撑GaN基X射线探测器原型器件。该探测器采用垂直结构、上下电极,在无避光环境下,偏压为200V时,X射线开启后的光电流迅速上升,与暗电流之比高达180,并且实现了对六角钢制螺母的X射线扫描清晰成像。

(a)六角螺母的自然光学成像 (b)X射线扫描的六角螺母成像(c)X射线扫描的六角螺母色彩填充图

该研究工作已被着名物理类杂志《固体物理学:快速研究快报》(PhysicaStatus Solidi: Rapid Research Letters)接受发表(Phys. Status Solidi RRL5, No. 5-6, 187-189 (2011) / DOI10.1002/pssr.201105163)。审稿人认为此研究很有意义,同时开拓了Fe掺杂GaN基材料在核辐射探测领域的潜在应用。据了解,基于自支撑的GaN基X射线探测器的实验报道在国际上尚属首次。

本研究工作得到苏州纳维科技有限公司,微纳加工平台,测试分析平台以及国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、苏州市工业应用基础研究的大力支持。

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