【会员新闻】中山大学用于大面积、低剂量 X 射线成像的纳米晶 Ga₂O₃-NiO 异质结的制备

        近期，中山大学陈军教授研究团队采用电子束蒸发技术制备了由纳米晶 Ga₂O₃ 薄膜和 NiO 薄膜组成的 p-n 异质结，其表现出 6.0 × 10⁴ 的大电流整流比，并研究了具有优化 NiO 厚度的 Ga₂O₃/NiO 异质结的 X 射线探测光电导增益机制，实现了高内部增益、高灵敏度、低检测限和短响应时间，经过优化的 10 × 10 像素探测器显示出均匀的 X 射线响应，这证明了它们在大面积 X 射线成像中具有广阔的应用前景。相关研究成果以“Fabrication of nanocrystalline Ga₂O₃-NiO heterojunctions for large-area low-dose X-ray imaging”为题发表在Applied Surface Science上。

摘要

        Ga₂O₃ 光电导体具有宽带隙、相对较大的密度和对低能 X 射线的高吸收系数，有望实现高灵敏度低能 X 射线探测，因此使用 Ga₂O₃ 薄膜实现 p-n 异质结对于大面积、低剂量 X 射线成像至关重要。本文通过电子束蒸发技术成功制备了由纳米晶 Ga₂O₃ 薄膜和 NiO 薄膜组成的 p-n 异质结，其具有 6.0×10⁴ 的大电流整流比。该 p-n 异质结表现出大的价带偏移达 1.7 eV、大的导带偏移达 0.84 eV 和界面区域附近 0.2 eV 的内置电位，有利于光生载流子的分离和迁移。此外，研究了具有优化 NiO 厚度的 Ga₂O₃/NiO 异质结的 X 射线探测光电导增益机制，实现了高内部增益（3.3×10³）、高灵敏度（3.4×10⁴ μC·G_yair^-1·cm^-2）、低检测限（42 μG_yair·s^-1）和短响应时间（2.2 ms）。经过优化的 10×10 像素探测器表现出均匀的 X 射线响应，表明它们在大面积 X 射线成像应用领域具有广阔的应用前景。

文章信息：

Z. Zhang, M. Chen, R. Zhan, et al. Fabrication of nanocrystalline Ga₂O₃-NiO heterojunctions for large-area low-dose X-ray imaging. Appl. Surf. Sci., 2022, 604, 154623.

DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.154623