宽禁带半导体碳化硅基核辐射探测器研究进展

杜青波，杨亚鹏，高旭东，张智，赵晓宇，王惠琦，刘轶尔，李国强（中国辐射防护研究院）

摘要：碳化硅（SiC）半导体材料具有宽禁带、大晶体原子离位阈能及高电子空穴迁移速率等众多突出优势，基于其研制的SiC核辐射探测器具有耐高温、抗辐照、体积小、响应快等优点。高质量、大尺寸SiC晶体材料与外延生长技术及器件制备工艺的不断提升，极大地促进了SiC基核辐射探测器的发展。本文从SiC核辐射探测器的原理及性能评价指标入手，分析了辐射探测时SiC材料与各种辐射粒子相互作用的方式、主要性能指标，以及主要性能指标与SiC晶体缺陷等的关系，并基于SiC晶体的物理性质，总结对比了探测器级SiC晶体衬底制备和外延生长的方法，重点介绍了SiC带电粒子探测器、中子探测器、X/γ探测器的最新研究进展，分析了SiC基核辐射探测器发展面临的挑战，为提高SiC基核辐射探测器的性能提供了参考。

关键词：碳化硅；宽禁带半导体；半导体核辐射探测器；单晶生长；外延生长