【外延论文】基于非晶态 Ga₂O₃ 薄膜的高性能 X 射线探测器

        由长春理工大学的研究团队在学术期刊 Journal of Alloys and Compounds 发布了一篇名为 High-performance X-ray detector based on amorphous Ga₂O₃ film（基于非晶态 Ga₂O₃ 薄膜的高性能 X 射线探测器）的文章。

摘要

        X 射线探测器广泛应用于医学成像、安全检查、工业无损检测等领域。非晶态 Ga₂O₃（a-Ga₂O₃）因其高击穿电压和优异的辐射稳定性，已成为下一代 X 射线探测器的候选材料。然而，开发具有宽光子能量范围的高性能 a-Ga₂O₃ 探测器仍面临挑战。本研究制备了采用共面金属-半导体-金属（MSM）结构的 a-Ga₂O₃ 器件，重点关注空气电离对直接探测器性能的影响，并分析了硬 X 射线的多重电离机制。通过优化活性层内的康普顿散射路径，在 1 kPa 测试环境下，该探测器在宽光子能量范围（40-120 keV）内展现出卓越性能。在 80 V 偏压及 1.94 mGy_air s^-1 (40 kV) 剂量率条件下，探测器实现 25 I_x-ray/I_dark ，灵敏度达 21078 μC mGy_air^-1 cm^-3。当剂量率进一步提高至 14.27 mGy_air s^-1 (120 kV) 时，探测器表现出 795 I_x-ray/I_dark 和高达 83299 μC mGy_air^-1 cm^-3 的灵敏度。这些结果证明，在降低空气电离效应后，微尺寸 a-Ga₂O₃ 薄膜在硬 X 射线探测领域具有卓越的应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.183783