Speaker
Description
4H-SiC辐射探测器研发
（投稿方向1：半导体辐射探测器技术）
韩运成1,2，任雷1,2，孟祥东1,2，Hanine Chayma HATTAB1,2，李永华3，王洋3
（ 1. 中国科学院合肥物质科学研究院；2. 中国科学技术大学；3. 中国科学院近代物理研究所；Email: yuncheng.han@inest.cas.cn )
核探测技术作为现代科技的重要组成部分，已广泛应用于基础研究、能源动力及医疗健康等众多领域。半导体探测器凭借其γ干扰抑制能力强、能量分辨率高以及体积紧凑等显著优势，成为当前核探测技术中的重要组成部分。传统的硅基探测器在高温或强辐照等极端环境条件下的性能表现受到严重制约，随着对高性能探测器需求的增加，迫切需要开发新的、更为先进的半导体探测技术。宽禁带半导体材料4H-SiC由于其具备大位移阈能、高热导率、高击穿场强以及制造工艺成熟等优点，受到了核探测器领域的重点关注。本研究面向α粒子及中子等辐射探测需求，通过借鉴功率器件、光伏电池等领域的研发经验，优化探测器设计，并结合先进的制备工艺，开发出了符合不同领域需求的高性能4H-SiC探测器。主要工作包括：1）探索并确立了能大幅度改善SiO2/4H-SiC界面质量的NO退火后处理工艺，显著提升了探测器的能量分辨（优于0.50%@5486 keV）和耐中子辐照性能；2）设计并制备了面向12 MeV高能α粒子的探测器阵列，80℃条件下获得的能量分辨率整体优于1.50%@5486 keV；3）设计并制备了面向14 MeV高能中子的探测器，获得了良好的能量分辨和线性响应，高温测试表明器件在300℃条件下仍能正常工作。本工作通过对探测器研发过程涉及的包括理论计算、器件设计、制备工艺、性能测试在内的全链条系统分析，获得了4H-SiC探测器在高温和辐射环境下的性能优化与提升优化策略，为4H-SiC辐射探测器在极端环境中的实践应用奠定了技术基础。
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；探测器；后处理工艺；高温
作者简介：韩运成，男，河南南阳人，研究员，主要从事宽禁带半导体器件研究。
参考文献:
[1] Xiang-Dong Meng, Yun-Cheng Han, Lei Ren et. al., A novel 4H-SiC thermal neutron detector based on a metal-oxide-semiconductor structure, NIMA 1068 (2024) 169683;
[2] Lei Ren, Ronghua Li, Yuncheng Han et. al., High performance 4H–SiC detectors for superheavy elements study, NIMA 1072 (2025) 170181;
[3] Lei Ren, Yuncheng Han, Xiangdong Meng et. al., Effect of NO annealing on radiation detection performance of Ni/SiO2/ 4H-SiC MOS capacitors, NIMA 1070 (2025) 170073.
