近日，我院龙世兵教授团队在国际知名期刊《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（图1），并受到美国物理学联合会《科学之光》(AIP Scilight)的专访报道（图2）。
图 1
《科学之光》是美国物理联合会出版社(AIP publishing)出版的网络周刊，致力于挑选AIP发表的物理领域最新的、最具有代表性的文章，简要总结其研究成果，并强调其在该领域的创新性和突破性。《科学之光》每年从AIP旗下30多个刊物中仅挑选300余篇相关领域内最值得关注的研究成果进行报道。
图 2
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（图3a，b）。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（图3c）。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。
我院2022级研究生柏诗雨为论文第一作者，侯小虎副研究员、龙世兵教授和中科院合肥物质科学研究院的韩运成副研究员为该论文共同通讯作者，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。
图 3（a）α粒子入射PtOX/β-Ga2O3探测器示意图。（b）探测器与 PCB 粘合的照片，器件触点通过铜线与引线连接。（c）探测器在不同反向电压下获取的241Am 谱。
相关链接：
论文：https://doi.org/10.1063/5.0216689
Scilight专访：https://doi.org/10.1063/10.0028205
（微电子学院）