【器件论文】NiO/β-Ga₂O₃ 辐射探测器中的噪声抑制与能量分辨率提升

        由南京大学的研究团队在学术期刊 Applied Physics Letters 发布了一篇名为 Noise suppression and enhanced energy resolution in NiO/β-Ga₂O₃ radiation detectors（NiO/β-Ga₂O₃ 辐射探测器中的噪声抑制与能量分辨率提升）的文章。

摘要

        在本研究中，探讨了 NiO/β-Ga₂O₃ p–n 异质结中的噪声来源，并通过场管理技术抑制噪声以提升辐射探测性能。通过结合 TCAD 模拟与实验电学分析，研究团队识别出两种主要噪声源：一是源于载流子密度波动及载流子漂移速度不均匀性的散粒噪声，二是与局部载流子陷阱中心相关的闪烁噪声。为抑制这些噪声贡献，开发了一种大面积（1×1 mm²）NiO/β-Ga₂O₃ p–n 异质结探测器，其中采用非晶高介电常数 BaTiO₃ 层作为场板（FP）结构。通过有效重新分配电场，FP 结构可减少器件边缘的电场拥挤，降低漏电流，并提升载流子传输均匀性，从而实现显著的背景噪声抑制。因此，该探测器在 α 粒子检测中实现了 4.3% 的能量分辨率，超越了此前报道的 Ga₂O₃ 辐射探测器。这些发现加深了对 β-Ga₂O₃ 器件中噪声机制的根本理解，并展示了一种实现低噪声和高能量分辨率辐射探测器的 稳健场工程策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0276013