魏师铎 1,2,3缑永胜 1,2,3,*杨阳 1,2,3冯鹏辉 1,2,3[ ... ]杨懿豪 1,2,3
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
针对行波选通分幅相机超宽画幅驱动需求，基于宽带多节威尔金森脉冲功率合成方法，设计了一款高压驱动脉冲源。基于有限元分析方法，采用仿真软件对脉冲功率合成电路进行了仿真，系统分析了端口驻波比、插入损耗、端口隔离度、幅相一致性等参数。根据仿真分析完成了脉冲功率合成电路研制，验证系统最终能够利用8路峰值电压为1.3 kV左右、脉冲宽度为3.5 ns左右、脉冲前沿在600 ps左右的单路脉冲合成峰值电压超过3.2 kV的高压脉冲，脉冲宽度在3 ns以内，脉冲前沿在600 ps以内。脉冲频谱范围在300 MHz到3 GHz范围内的两路合成效率为83.5%，特定频率下为88%，八路脉冲合成效率为58%，特定频率下可以达到68%。通过该电路合成的高压脉冲可用于驱动宽20 mm、长95 mm、等效阻抗6 Ω左右的微通道板实现选通成像，验证了基于宽带多节威尔金森电路实现脉冲功率合成，提高分幅相机驱动脉冲功率的可行性。目前基于该技术的高压驱动脉冲源已应用于I-MCP1.0型分幅相机。
分幅相机 超宽带脉冲 脉冲耦合 威尔金森功分器 超宽画幅 功率合成 微通道板 Framing camera Ultra-wideband pulse Pulse coupling Wilkinson power divider Super wide frame Power synthesis Microchannel plate
本文使用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在不同切割角的c面蓝宝石衬底上外延氧化镓(β-Ga2O3)单晶薄膜, 揭示了衬底切割角对外延薄膜晶体质量的影响规律。研究表明, 当衬底切割角为6°时, β-Ga2O3外延膜具有较小的X射线摇摆曲线半峰全宽(1.10°)和最小的表面粗糙度(7.7 nm)。在此基础上, 采用光刻、显影、电子束蒸发及剥离工艺制备了金属-半导体-金属结构的日盲紫外光电探测器, 器件的光暗电流比为6.2×106, 248 nm处的峰值响应度为87.12 A/W, 比探测率为3.5×1015 Jones, 带外抑制比为2.36×104, 响应时间为226.2 μs。
超宽禁带半导体 氧化镓薄膜 金属有机物化学气相沉积 日盲紫外光电探测器 切割角 外延 ultra-wide bandgap semiconductor β-Ga2O3 film metal organic chemical vapor deposition solar-blind ultraviolet photodetector off-cut angle epitaxy
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室， 长春 130012
2 中国原子能科学研究院 核技术综合研究所， 北京 102413
六方氮化硼中子探测器具有泄漏电流小、体积小、响应速度快、探测效率高、对γ射线不灵敏等优点，有望取代传统的3He气体探测器和微结构半导体中子探测器而得到广泛应用。文章介绍了六方氮化硼中子探测器的原理，从制备工艺、探测器结构、探测器性能等方面综述了六方氮化硼中子探测器近年来的研究进展。
超宽禁带半导体 六方氮化硼 中子探测器 探测效率 ultrawide bandgap semiconductor hexagonal boron nitride neutron detector detection efficiency
1 长春理工大学物理学院，高功率半导体激光国家重点实验室，长春 130022
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米加工平台， 苏州 215123
超宽禁带半导体材料金刚石在热导率、载流子迁移率和击穿场强等方面表现出优异的性质，在功率电子学领域具有广阔的应用前景。实现p型和n型导电是制备金刚石半导体器件的基础要求，其中p型金刚石的发展较为成熟，主流的掺杂元素是硼，但在高掺杂时存在空穴迁移率迅速下降的问题；n型金刚石目前主流的掺杂元素是磷，还存在杂质能级深、电离能较大的问题，以及掺杂之后金刚石晶体中的缺陷造成载流子浓度和迁移率都比较低，电阻率难以达到器件的要求。因此制备高质量的p型和n型金刚石成为研究者关注的焦点。本文主要介绍金刚石独特的物理性质，概述化学气相沉积法和离子注入法实现金刚石掺杂的基本原理和参数指标，进而回顾两种方法进行单晶金刚石薄膜p型和n型掺杂的研究进展，系统总结了其面临的问题并对未来方向进行了展望。
金刚石 离子注入 化学气相沉积 超宽禁带半导体 掺杂 n型 p型 diamond ion implantation chemical vapor deposition ultra-wide band gap semiconductor doping n-type p-type
吉林大学超硬材料国家重点实验室，长春 130012
立方氮化硼(c-BN)作为闪锌矿面心立方结构的Ⅲ-Ⅴ族二元化合物，是第三代半导体中禁带宽度最大的材料，还具有高热导率、高硬度、耐高温、耐氧化、化学稳定性好、透光波长范围广、可实现p型或n型掺杂等一系列性能优点，不仅作为超硬磨料在各行业的加工领域有广泛的应用，而且作为极端电子学材料在大功率半导体和光电子器件等领域也具有潜在的应用价值，使其适用于高温、高功率、高压、高频以及强辐射等极端环境。本文综述了历年来国内外制备c-BN晶体和外延生长c-BN薄膜的发展历程，重点关注了生长技术进步和晶体质量提高的代表性成果，并对c-BN的机械性能、光学性能以及电学性能方面的研究进展进行阐述，最后对全文内容进行总结并对c-BN应用所面临的挑战进行展望。
立方氮化硼 晶体 外延生长 超硬材料 超宽禁带半导体 cubic boron nitride crystal epitaxial growth superhard material ultra-wide bandgap semiconductor
北京科技大学新材料技术研究院，新金属材料国家重点实验室，北京 100083
化学气相沉积(CVD)技术的发展使得金刚石优异的综合性能得以充分发挥，在诸多领域获得应用，并有可能实现跨越式的发展。色心使得金刚石量子加速器初步显示了巨大可行性，包括紫外激光写入窗口等诸多应用场景将金刚石的光、电、热和力学综合优势发挥到了极致，超宽禁带金刚石半导体应用将很快实现，金刚石的散热应用也在不断拓展。本文在总结CVD金刚石的制备方法和性能特点的基础上，根据金刚石的本征特点和应用领域，将其分为量子级、电子级、光学级、热学级和力学级五类，对各类金刚石的研究和应用状况进行了详细阐述，进一步明晰CVD金刚石目前的发展状态，对研判其未来发展趋势有重要意义。
化学气相沉积 金刚石 色心 超宽禁带 散热 超硬材料 chemical vapor deposition diamond color center ultra-wide bandgap heat dissipation superhard material
同济大学物理科学与工程学院，上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室，上海 200092
X射线具有波长短、穿透能力强等优点，在医学成像、安全检查、科学研究、空间通信等领域具有重要作用。半导体X射线探测器可以将X射线转换为电流信号，具有易集成、空间分辨率高、能量分辨率高、响应速度快等优点。高性能的X射线探测器应具备暗电流低、灵敏度高、响应速度快、可长时间稳定工作等特点，因此制备X射线探测器的半导体材料应具有电阻率高、缺陷少、抗辐照能力强、禁带宽度宽等性质。氧化镓(Ga2O3)是一种新型宽禁带半导体材料，具有超宽禁带宽度、高击穿场强、高X射线吸收系数、耐高温、可采用熔体法生长大尺寸单晶等优点，是一种适合制备X射线探测器的新型材料，近年来基于Ga2O3的X射探测器成为辐射探测领域的研究热点之一。本文主要介绍了Ga2O3半导体的物理性质及其在X射线探测器方面的研究进展，分析了影响X射线探测器性能的物理机制，为提高Ga2O3基X射探测器的性能提供了思路。
氧化镓 超宽禁带半导体 X射线探测器 半导体探测器 响应速度 灵敏度 单晶 薄膜 Ga2O3 ultra-wide band gap semiconductor X-ray detector semiconductor detector response speed sensitivity single crystal thin film
1 中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220
2 中国电子科技集团公司新型半导体晶体材料技术重点实验室, 天津 300220
氧化镓(β-Ga2O3)是一种超宽禁带氧化物半导体材料, 其相关研究起源于日本。21世纪初, 日本东北大学利用浮区法获得了多晶向的高质量β-Ga2O3单晶晶圆, 京都大学开展了β-Ga2O3薄膜外延研究并获得了高质量的同质外延片。在此基础上, 日本信息通信研究机构于2012年构建了第一个β-Ga2O3金属半导体场效应晶体管(MESFET), 证明了β-Ga2O3在功率器件领域拥有巨大潜能, 开启了β-Ga2O3研发的新纪元。此后, 国际上众多机构加入了β-Ga2O3单晶、外延、器件的研发潮流。随着研发工艺的进步, β-Ga2O3基功率器件的耐压上限一次次被刷新。本文梳理了β-Ga2O3单晶、外延、器件发展的时间线, 汇总分析了β-Ga2O3功率器件的研究现状, 指出存在的问题和可能的解决方案, 并对其未来进行了展望, 期望为以后的技术发展提供参考。
氧化镓 晶体生长 外延 功率器件 浮区法 导模法超宽禁带半导体 gallium oxide crystal growth epitaxy power device floating zone technique edge-defined film-fed growth ultra-wide bandgap semiconductor
