GaN基中子探测器的制备与性能研究

发布时间：2021-05-21 04:27

　　中子不带电,它与原子核相互作用时不受库仑势力的阻挡。先进的中子探测技术是开展精密中子物理实验的基础,在核反应堆、新能源技术、核武器研究和设计等领域发挥着重要作用。然而,中子探测器在中子探测技术中是最前端器件且最为关键部件之一。目前,基于核反应法制备的第一代6Li夹心半导体硅中子探测器具有功耗低、线性响应范围宽、响应时间快、n/γ分辨率好、体积小、工作电压低等优点被广泛采用,在许多应用领域替代3He正比计数管、BF3正比计数管和闪烁体探测器。但是,在中子测井、油气勘探、地下探矿、核电站放射性检测等领域,中子探测器面临高温或强辐射的恶劣工作环境。这些应用领域都对半导体中子探测器提出了新的性能要求。由于第三代宽禁带氮化镓材料具有禁带宽度大、位阈能大、高击穿电场、高电子饱和速率、高热导率、高击穿电场和良好的化学稳定性等优异特性,基于GaN基的中子探测器具有耐辐照、耐高温、线性响应范围宽、响应时间快、n/γ分辨率好、体积小、工作电压低等优点,非常适合作为新一代半导体中子探测器,具有很好的应用前景。本文根据中子与GaN的相互作用和探测机理,围绕GaN器件的制备工艺和中子转换层的性质及特点,设计并制... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 半导体核辐射探测器的工作原理
    1.3 核辐射探测器对半导体材料的要求
    1.4 GaN基本性质
    1.5 GaN基中子探测器国内外研究进展
    1.6 本文主要研究思路及内容
2 半导体中子探测机理及理论仿真
    2.1 引言
    2.2 中子与GaN的相互作用
    2.3 中子仿真模型
    2.4 alpha粒子在转换层和GaN薄膜中的射程
    2.5 本章小结
3 GaN薄膜生长及器件制备
    3.1 引言
    3.2 器件结构外延生长
    3.3 GaN基pin薄膜的材料表征
    3.4 GaN的欧姆接触/肖特基介绍
    3.5 器件制备
    3.6 本章小结
4 alpha粒子探测器的测试
    4.1 引言
    4.2 电学特性测试
    4.3 alpha粒子能谱测试
    4.4 高温特性
    4.5 耐辐照特性
    4.6 本章小结
5 中子探测器的制备及测试
    5.1 引言
    5.2 慢化剂
    5.3 中子转换层制备
    5.4 ~(241)Am-Be快中子测试
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Si-PIN探测器的电流型计数式α粒子测量[J]. 田耕,欧阳晓平,刘金良,李海涛,张显鹏,渠红光.  原子能科学技术. 2015(09)
[2]硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管[J]. 江风益,刘军林,王立,熊传兵,方文卿,莫春兰,汤英文,王光绪,徐龙权,丁杰,王小兰,全知觉,张建立,张萌,潘拴,郑畅达.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(06)
[3]6LiF夹心谱仪探头用金硅面垒探测器性能测定[J]. 蒋勇,李俊杰,郑春,肖建国.  核动力工程. 2008(05)
[4]空间带电粒子谱仪性能测试及能量刻度[J]. 郁刚,李晓强,沙建军,郁金南,张伟国,向宏文,吴中祥,蔡震波,朱文明.  核科学与工程. 2004(01)
[5]6LiF夹心半导体中子探测器[J]. 丁洪林,唐祖梅,张秀凤.  核电子学与探测技术. 1982(04)
[6]金硅面垒半导体探测器[J]. 张金州,周桂芬,姚文川,张新民.  核技术. 1979(04)

博士论文
[1]三族氮化物极化工程在光电器件和隧穿器件的应用[D]. 张克雄.大连理工大学 2014
[2]基于4H-SiC的中子探测技术研究[D]. 吴健.中国工程物理研究院 2014
[3]利用SiNx插入层和新型图形化蓝宝石衬底提高GaN外延层质量的相关研究[D]. 杨德超.吉林大学 2013

硕士论文
[1]GaN基核辐射探测器研究[D]. 万明.东华理工大学 2015
[2]基于6Li中子探测器的蒙特卡洛模拟及实验测量[D]. 杜龙.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014



本文编号：3199047