中国科大团队在氧化镓高能辐射探测器领域取得新进展

据中国科大微电子学院消息，该院龙世兵教授团队近日在国际知名期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为“Alpha Particle Detection Based on Low leakage and High-barrier vertical PtOx/β-Ga2O3 Schottky Barrier Diode”的研究论文，并受到美国物理学联合会《科学之光》(AIP Scilight)的专访报道。

高能电离辐射的检测在科研、工业制造及医学等领域极为重要，现阶段，基于宽禁带半导体的高能辐射探测器避免了传统间接型探测器的“辐射→荧光→电信号”转换过程，在分辨率及器件体积等方面具有显著优势。基于氧化镓（Ga2O3）材料的高能辐射探测器不但制备成本低、过程简便，且能在高温、高压、强辐射等恶劣环境下保持长时间的稳定性。本工作基于氧化镓材料，以金属氧化物PtOx为电极制备了一种高势垒接触的肖特基二极管型探测器，并成功实现了对α粒子辐射的探测。通过PtOx电极与Ga2O3形成的高接触势垒大大抑制了大面积探测器的反向泄漏电流，器件在-100 V的反偏电压下漏电流仅为63 pA/cm2，并在高反向偏压下实现了对α粒子的稳定探测和计数。

此外，对电荷收集效率的预测值与实测值的差距来源做了理论分析，并模拟了电离辐射入射角对电荷收集效率的影响。本工作实现了氧化镓基探测器对于α粒子的能谱探测，为高性能Ga2O3基电离辐射探测器提供了一种有效的技术方法，并揭示了Ga2O3作为经济、高效、抗辐射的电离辐射探测器的巨大潜力和良好前景。

据悉，相关研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、中央高校基本科研业务专项资金及中国博士后科学基金的资助，同时也得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的支持。