中國粉體網訊  金剛石是自然界中最堅硬的物質，在精密加工、磨具磨料、礦山開采、石油鉆探等國民經濟核心領域有重要應用。除了具有硬度高的特性外，金剛石還具有很多優異的半導體性質，如寬的帶隙、高的熱導率、高的擊穿電壓、高的載流子遷移率以及強的抗輻射能力等，這些性質使得金剛石成為制備高性能半導體器件的理想候選材料之一，有廣泛的應用前景。

近年來，隨著高性能光電器件需求的不斷增長以及低功耗、綠色電子技術的快速發展，構建兼具高靈敏度與自供能特性的光電探測器已成為光電子領域的重要研究方向。光電探測器是一種能將光信號轉化為電信號的設備，工作原理基于光電效應。光電探測器中的半導體材料在外部光信號的刺激下，產生的光生載流子改變了半導體材料的電導率，從而影響器件電流的大小。當吸收的光電子能量大于半導體的禁帶寬度時，位于價帶電子可以吸收光子能量，躍遷到導帶產生空穴-電子對，使得半導體材料載流子濃度增加。探測器電流隨著載流子濃度增加而變大，這就完成了從光信號到電信號的轉變。這一類型的探測器具有結構簡單，光響應信號較強等優點，但是也存在暗電流較大，響應速度慢等缺點。

鄭州大學單崇新教授團隊基于單晶金剛石構建了一個10×10的X射線探測器陣列，系統評估了該探測器在成像與探測性能方面的可行性與潛力。器件采用了非對稱“三明治”夾層電極結構，同時通過激光刻蝕技術在像素之間形成隔離溝槽，有效抑制了鄰近像素間的電信號串擾。結果表明，該金剛石X射線探測器陣列展現出優異的性能指標，最低檢測限達4.9 nGy·s^-1，靈敏度高達14.3 mC·Gy^-1·cm^-2，明暗電流比達18312，均為迄今為止金剛石X射線探測器中最具代表性的優異性能。此外，該器件能夠在高達450℃的溫度下穩定運行，展示出其在高溫、強輻射等極端環境中廣闊的應用前景。

2025年11月5日，中國粉體網將在河南•鄭州舉辦“2025半導體行業用金剛石材料技術大會”。屆時，我們將邀請到鄭州大學單崇新教授出席本次大會并作題為《金剛石半導體的光電效應及其器件應用》的報告。

專家簡介

單崇新，鄭州大學教授、副校長。主要從事金剛石相關材料與器件研究。發表學術論文400余篇。曾獲教育部長江學者特聘教授、國家杰出青年基金、中國青年科技獎、全國專業技術人才先進集體帶頭人、中組部萬人計劃“青年拔尖人才”、人社部“百千萬人才工程”及國家有突出貢獻中青年專家、中原學者、河南省杰出專業技術人才等稱號。

參考來源：

人工晶體學報

葛磊：氫終端金剛石場效應晶體管與紫外探測器的制備及其性能研究

（中國粉體網編輯整理/石語）

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