中國粉體網(wǎng)訊  金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，在精密加工、磨具磨料、礦山開采、石油鉆探等國民經(jīng)濟(jì)核心領(lǐng)域有重要應(yīng)用。除了具有硬度高的特性外，金剛石還具有很多優(yōu)異的半導(dǎo)體性質(zhì)，如寬的帶隙、高的熱導(dǎo)率、高的擊穿電壓、高的載流子遷移率以及強(qiáng)的抗輻射能力等，這些性質(zhì)使得金剛石成為制備高性能半導(dǎo)體器件的理想候選材料之一，有廣泛的應(yīng)用前景。

近年來，隨著高性能光電器件需求的不斷增長以及低功耗、綠色電子技術(shù)的快速發(fā)展，構(gòu)建兼具高靈敏度與自供能特性的光電探測(cè)器已成為光電子領(lǐng)域的重要研究方向。光電探測(cè)器是一種能將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的設(shè)備，工作原理基于光電效應(yīng)。光電探測(cè)器中的半導(dǎo)體材料在外部光信號(hào)的刺激下，產(chǎn)生的光生載流子改變了半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率，從而影響器件電流的大小。當(dāng)吸收的光電子能量大于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí)，位于價(jià)帶電子可以吸收光子能量，躍遷到導(dǎo)帶產(chǎn)生空穴-電子對(duì)，使得半導(dǎo)體材料載流子濃度增加。探測(cè)器電流隨著載流子濃度增加而變大，這就完成了從光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。這一類型的探測(cè)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光響應(yīng)信號(hào)較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在暗電流較大，響應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)。

鄭州大學(xué)單崇新教授團(tuán)隊(duì)基于單晶金剛石構(gòu)建了一個(gè)10×10的X射線探測(cè)器陣列，系統(tǒng)評(píng)估了該探測(cè)器在成像與探測(cè)性能方面的可行性與潛力。器件采用了非對(duì)稱“三明治”夾層電極結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過激光刻蝕技術(shù)在像素之間形成隔離溝槽，有效抑制了鄰近像素間的電信號(hào)串?dāng)_。結(jié)果表明，該金剛石X射線探測(cè)器陣列展現(xiàn)出優(yōu)異的性能指標(biāo)，最低檢測(cè)限達(dá)4.9 nGy·s^-1，靈敏度高達(dá)14.3 mC·Gy^-1·cm^-2，明暗電流比達(dá)18312，均為迄今為止金剛石X射線探測(cè)器中最具代表性的優(yōu)異性能。此外，該器件能夠在高達(dá)450℃的溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，展示出其在高溫、強(qiáng)輻射等極端環(huán)境中廣闊的應(yīng)用前景。

2025年11月5日，中國粉體網(wǎng)將在河南•鄭州舉辦“2025半導(dǎo)體行業(yè)用金剛石材料技術(shù)大會(huì)”。屆時(shí)，我們將邀請(qǐng)到鄭州大學(xué)單崇新教授出席本次大會(huì)并作題為《金剛石半導(dǎo)體的光電效應(yīng)及其器件應(yīng)用》的報(bào)告。

專家簡(jiǎn)介

單崇新，鄭州大學(xué)教授、副校長。主要從事金剛石相關(guān)材料與器件研究。發(fā)表學(xué)術(shù)論文400余篇。曾獲教育部長江學(xué)者特聘教授、國家杰出青年基金、中國青年科技獎(jiǎng)、全國專業(yè)技術(shù)人才先進(jìn)集體帶頭人、中組部萬人計(jì)劃“青年拔尖人才”、人社部“百千萬人才工程”及國家有突出貢獻(xiàn)中青年專家、中原學(xué)者、河南省杰出專業(yè)技術(shù)人才等稱號(hào)。

參考來源：

人工晶體學(xué)報(bào)

葛磊：氫終端金剛石場(chǎng)效應(yīng)晶體管與紫外探測(cè)器的制備及其性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）

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