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。因為GaN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副研究員陸敏及其團隊使用藍寶石襯底的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27.7，并對實驗過程中觀測到的兩步電流增長機制給出了模型解釋。該研究工作已被固體物理類雜志Physica Status Solidi（a）接受發(fā)表。

　　研究團隊成功制備出另一種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，并且電荷收集率達到了80%，并且對如何提高能量分辨率進行了細致的分析探討，該項工作已發(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，該實驗報道在上處于水平，對推動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。