中科院蘇州納米所利用氮化鎵器件從事核應(yīng)用研究取得系列成果

　　氮化鎵（GaN）是一種III / V直接帶隙半導(dǎo)體，作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，隨著其生長工藝的不斷發(fā)展完善，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于光電器件領(lǐng)域，如激光器（LD）、發(fā)光二極管（LED）、高電子遷移率晶體管（HEMT）等。GaN基材料的良好抗輻射性能和環(huán)境穩(wěn)定性，使得其在核探測領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，在新型核電池領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。因?yàn)镚aN輻生伏應(yīng)核電池相比于常規(guī)的窄帶半導(dǎo)體核電池而言，具有更高的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢。

　　中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所納米加工平臺(tái)副研究員陸敏及其團(tuán)隊(duì)使用藍(lán)寶石襯底的GaN晶片從事核應(yīng)用的研究，取得了一系列的成果。

　　在核探測器研究方面，成功制備出GaN基PIN結(jié)構(gòu)X射線探測器，在X射線輻照下的光電流與暗電流之比高達(dá)27.7，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中觀測到的兩步電流增長機(jī)制給出了模型解釋。該研究工作已被固體物理類雜志Physica Status Solidi（a）接受發(fā)表。

　　研究團(tuán)隊(duì)成功制備出另一種GaN基PIN結(jié)構(gòu)α粒子探測器，在-30V的工作電壓下僅n*漏電流，并且電荷收集率達(dá)到了80%，并且對(duì)如何提高能量分辨率進(jìn)行了細(xì)致的分析探討，該項(xiàng)工作已發(fā)表于應(yīng)用核物理雜志Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A。

　　在核電池研究方面，成功研制出GaN基PIN型核電池原型器件，該電池采用Ni-63同位素作為能量源，輸出開路電壓為0.14V，短路電流密度為89.2nAcm-2，能量轉(zhuǎn)換效率為1.6%，電荷收集效率能達(dá)到100%。該研究工作發(fā)表于Advanced Materials Research。

　　GaN基X射線探測器和α粒子探測器的研究以及GaN在核電池應(yīng)用領(lǐng)域的研究是核技術(shù)和微能源行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究，該實(shí)驗(yàn)報(bào)道在上處于水平，對(duì)推動(dòng)GaN材料的核應(yīng)用具有重要意義。

　　上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、蘇州市工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)研究的大力支持。