苏州纳米所利用氮化镓器件从事核应用研究取得系列成果

苏州纳米所利用氮化镓器件从事核应用研究取得系列成果

       氮化镓（GaN）是一种III / V直接带隙半导体，作为第三代半导体材料的代表，随着其生长工艺的不断发展完善，现已广泛应用于光电器件领域，如激光器（LD）、发光二极管（LED）、高电子迁移率晶体管（HEMT）等。GaN基材料的良好抗辐射性能和环境稳定性，使得其在核探测领域具有很好的应用前景，在新型核电池领域也具有巨大的应用潜力。因为GaN辐生伏特效应核电池相比于常规的窄带半导体核电池而言，具有更高的输出功率和转换效率优势。

       在核探测器研究方面，成功制备出GaN基PIN结构X射线探测器，在X射线辐照下的光电流与暗电流之比高达27.7，并对实验过程中观测到的两步电流增长机制给出了模型解释。该研究工作已被固体物理类杂志Physica Status Solidi（a）接受发表。

       研究团队成功制备出另一种GaN基PIN结构α粒子探测器，在-30V的工作电压下仅nA级漏电流，并且电荷收集率达到了80%，并且对如何提高能量分辨率进行了细致的分析探讨，该项工作已发表于应用核物理杂志Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A。

       在核电池研究方面，成功研制出GaN基PIN型核电池原型器件，该电池采用Ni-63同位素作为能量源，输出开路电压为0.14V，短路电流密度为89.2nAcm-2，能量转换效率为1.6%，电荷收集效率能达到100%。该研究工作发表于Advanced Materials Research。

       GaN基X射线探测器和α粒子探测器的研究以及GaN在核电池应用领域的研究是核技术和微能源行业领域的创新性研究，该实验报道在国际上处于领先水平，对推动GaN材料的核应用具有重要意义。上述研究工作得到国家自然科学基金、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。