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輻生伏特效應(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。

　　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nA級漏電流，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，該實驗報道在國際上處于領(lǐng)先水平，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。