垂直 GaN $\alpha$-粒子探测器的研发与高能量分辨率性能研究
仪器与探测器
2026-04-28 v1 高能物理 - 实验
摘要
高能量分辨率的 GaN -粒子探测器在太空辐射、核仪器和恶劣环境应用中具有重要潜力。然而，现有的 GaN -粒子探测器仍面临若干关键挑战，包括减小死层厚度、抑制高反向偏置下的漏电流、提高能量分辨率，以及阐明能谱中低能尾现象的物理机制。本研究提出一种集成 20 nm 超薄死层和护环结构的垂直同质生长 GaN -粒子探测器。该探测器在 -200 V 时表现出 2.195 nA 的超低漏电流，在 -260 V 时实现 95.9% 的收集电荷效率（CCE）和 2.69% 的本征能量分辨率。更重要的是，通过 Geant4 模拟，我们首次证明耗尽宽度非均匀性是导致部分能量泄漏和能谱扩展低能尾的主要来源。我们建立了耗尽宽度非均匀性模型，仿真结果与实验测量良好吻合。该发现为设计和优化高性能基于 GaN 的辐射探测器提供了实用指导。
引用
@article{arxiv.2604.23923,
title = {Development and Performance Study of Vertical GaN $\alpha$-Particle Detector with High Energy Resolution},
author = {Minjie Ye and Yuzi Yang and Jiangtao Wei and Weilong Qin and Hao Hong and Dong Han and Jianping Ni and Zhiyi Liu and Po-Chung Huang and Cheng-Chang Yu and Chao-Yi Fang and Entsai Lin and Zewen Liu and Shaomin Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.23923},
year = {2026}
}