【器件论文】高灵敏度、高稳定性的无机可穿戴 β-Ga₂O₃ 单晶 X 射线探测器

        由来自山东大学的研究团队在学术期刊 Laser & Photonics Reviews 发布了一篇名为 Inorganic Wearable β-Ga₂O₃ Single Crystal X-Ray Detector With High-Sensitivity and Stability（高灵敏度、高稳定性的无机可穿戴 β-Ga₂O₃ 单晶X射线探测器）的文章。

摘要

        高灵敏度可穿戴辐射探测器对国防、核设施、医疗等辐射环境中的人员防护至关重要。本工作通过机械剥离法制备了超薄柔性 β-Ga₂O₃ 单晶片，并据此设计了柔性可穿戴探测器。所制备的探测器检测限低至 63.16 nGy/s，灵敏度达 2513.06 μC Gy⁻¹ cm⁻²，约为商用非晶硒探测器的 125 倍，实现了高灵敏度、高稳定性与机械柔韧性的集成。值得注意的是，在多种偏置电压条件下，探测器弯曲状态下的灵敏度比平坦状态高 2%–7%。这是因为弹性应变引发 β-Ga₂O₃ 晶格畸变，调控其能带结构，最终提升载流子迁移率，表现为弯曲状态下 μτ 从 7.72 ×10⁻⁵ 提升至 8.48 ×10⁻⁵ cm²/V，响应时间缩短约 13%。此外，探测器经 1000 次弯曲循环后性能损耗 < 0.3%；基于该结构的阵列探测器也实现了清晰的图案成像。本工作有望推动柔性可穿戴 X 射线探测器的发展，且本研究提出的应变增强探测机制为柔性探测器的性能调控提供了新途径。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/lpor.71323