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在超重元素化学研究领域，目前对第113号元素Nh（Nihonium）的化学性质研究备受关注。目前，研究人员通常采用热色谱法并结合阵列钝化注入平面硅探测器（PIPS）探测Nh元素释放的α粒子，从而推算出其吸附焓等化学信息。由于PIPS探测器无法在50°C以上的温度下工作，当前实验系统的温度梯度场被限制在-60℃至50℃，而113号元素的研究需要更高温度的探测区间以实现更精确的化学性质测量。因此开发新型、更为先进的半导体探测技术成为亟待解决的难题。4H-SiC因其具备更大的禁带宽度、大位移阈能以及高热导率等特性，成为替代传统Si基探测器的理想选择。本研究针对Nh元素探测器的需求，结合器件设计优化和制备技术，开发了高性能的4H-SiC探测器。主要研究内容如下：1）设计并制备了高性能的SBD型SiNx/Ni/4H-SiC探测器，该探测器在80℃的空气环境下能量分辨率为1.83%，与在26℃空气环境下的1.75%一致。在241Am真空环境下，阵列探测器的能量分辨率为1.18%~1.34%，表明该4H-SiC探测器能够优化温度梯度场为-60℃至80℃。2）为进一步提升4H-SiC探测器的高温性能，研究了SiC-SBD和SiC-MSM两种结构的4H-SiC基探测器的探测性能。在常温下，SiC-SBD探测器的能量分辨率为0.61%，而SiC-MSM探测器的能量分辨率为1.21%。高温下的α响应测试结果显示，SiC-SBD探测器在200℃时能量分辨率降至5.1%；而SiC-MSM探测器在300℃以下的能量分辨率始终低于3.0%。本研究的成果为未来超重元素Nh探测器的设计与优化提供了重要的技术参考，并为高性能半导体探测器在核探测领域的应用奠定了基础。
本工作得到国家重点研发计划项目（2024YFE0110300）、国家自然科学基金通用技术基础研究联合基金（U2436201）、中国科学院合肥研究院院长基金（YZJJ202311-TS）等资助。
关键词：4H-SiC；超重元素；探测器；高温；能量分辨率
作者简介：任雷，男，安徽阜阳人，博士研究生，主要从事4H-SiC辐射探测器设计制备研究。
参考文献:
[1] Zimeng Jia, Yang Wang, Shiwei Cao, et al. LEGEND-A detection system for next-generation gas-adsorption thermochromatography experiments with Nh, NIMA, 1072 (2025) 170166.
[2] Lei Ren, Ronghua Li, Yuncheng Han et. al., High performance 4H–SiC detectors for superheavy elements study, NIMA, 1072 (2025) 170181.
[3] Xiangdong Meng, Yuncheng Han, Lei Ren et. al., A novel 4H-SiC thermal neutron detector based on a metal-oxide-semiconductor structure, NIMA, 1068 (2024) 169683.
