【器件论文】专为抗辐射X射线探测与成像设计的界面工程化超宽带隙TiN/β-Ga₂O₃肖特基二极管

        由韩国高丽大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为Interface-Engineered Ultrawide-Bandgap TiN/β-Ga₂O₃ Schottky Diodes for Radiation-Hard X-ray Detection and Imaging（专为抗辐射X射线探测与成像设计的界面工程化超宽带隙TiN/β-Ga₂O₃肖特基二极管）的文章。

摘要

        能够在恶劣环境下可靠运行的高性能X射线探测器，对于医疗诊断、工业检测、安检以及太空探索等应用至关重要。超宽带隙半导体凭借其固有的坚固性和优异的电学性能，已成为下一代辐射传感器的极具前景的候选材料。其中，单斜晶系的β-氧化镓（β-Ga₂O₃）凭借其超宽带隙（约4.8 eV）、高密度（6.44 g/cm³）、优异的化学/热稳定性以及高理论击穿场强（约8 MV/cm），在辐射探测领域展现出独特的优势。在本研究中，TiN/β-Ga₂O₃肖特基势垒二极管 (SBD) 表现出低漏电流、降低的导通电阻 (R_on,sp) 以及增强的击穿性能。深能级瞬态光谱 (DLTS) 识别出三个主要的电子陷阱：两个与本征镓位点缺陷或非预期杂质相关，第三个与镓位点缺陷复合体相关。这些电子陷阱的捕获截面（10^–13至10^–20 cm²）揭示了类似深能级供体的行为，该行为影响反向漏电流和击穿电压，从而为理解β-Ga₂O₃器件中的缺陷限制型输运机制提供了见解。TiN/β-Ga₂O₃ SBD还展现出优异的抗辐射能力和工作稳定性，使其成为先进 X 射线探测的强有力候选器件。该探测器展现出与剂量率和管电压成正比的稳定光电流响应，而利用KWU和SJU模拟体进行的扫描成像可生成清晰的灰度图像和3D重建图像，验证了其可靠的成像能力。这些结果凸显了TiN/β-Ga₂O₃器件在下一代高可靠性X射线成像和辐射监测系统中的广阔前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2026.167103