六方氮化硼半导体为检测中子信号提供了性价比高的替代方案

德克萨斯理工大学(Texas Tech University)的研究人员已经证明，六方氮化硼半导体是检查进入美国港口的海外集装箱的一种成本效益高的替代方法

一个复杂的问题，美国目前面临的是防止核武器被恐怖分子进入港口走私。根据美国安全和问责制每个端口法案，所有的海外货物集装箱必须扫描可能的武器或核材料。欧洲杯足球竞彩这将有助于结束核武器走私。

中子信号识别是识别特定核材料和核武器的一项有效技术。欧洲杯足球竞彩这是通过在港口安装的探测器内使用氦-3气体来实现的。

问题是，氦-3气体是地球上相当罕见，即使它的工作原理以及检测中子信号。氦-3气体探测器不断增长的需求已几乎耗尽供应，其中大部分在核武器生产周期在过去的50年中生产的。

氦-3气体的生产是一项艰巨的任务，而氦-3气体的稀缺导致其成本迅速增加——这使得部署足够的中子探测器来扫描每一个入境的海外货物集装箱变得不可能。

氦-4是一种更丰富的氦气体，也更便宜，但它不能用于中子探测，因为它不与中子相互作用。

得克萨斯理工大学的研究人员，由教授蒋红星和靖宇林率领的一个研究小组在最近的应用物理快报问题提交了一份报告，从每年出版。

该报告概述了球队已经产生的中子检测的替代材料。称为六方氮化硼半导体的替代材料符​​合氦气检测器的替代的重要的要求，并且还能够作为在多年低成本替代来的。

该团队的概念最初被提交给国土安全部的国内核探测办公室，并于六年前从其学术研究计划获得资金。

研究人员使用43微米厚的六方硼-10富氮层制作了热中子探测器，探测效率达到了51.4%，这确实是半导体热中子探测器的最高探测效率。

更高的检测效率是通过进一步增加的材料厚度和提高材料的质量的预期。欧洲杯足球竞彩我们利用六方氮化硼半导体上，其硼同位素10与热中子非常大的反应概率的事实中子检测中心的做法。这使得用相对较薄的六方氮化硼层制造高效中子探测器成为可能。而且这种半导体的非常大的能带隙——6.5eV——使这些探测器固有的低泄漏电流密度。

蒋红星，德克萨斯理工大学教授

这项研究的一个重要方面是，新开发的技术和材料提供了一些优势。

“与氦气探测器相比，氮化硼技术提高了中子探测器的效率、灵敏度、坚固性、多用途的形状因素、紧凑性、重量轻、不加压……而且价格便宜。”江泽民说。

这指出，这种材料能够革命性的中子探测器技术。

除了特殊核材料和武器探测，固态中子探测器也有医欧洲杯足球竞彩疗，卫生，军事，环境和工业应用。该材料还具有在深紫外线光子和二维异质结构的应用程序。凭借高效率的中子探测器的成功示范，我们希望它为其他未来应用表现良好。

教授红星江那德克萨斯理工大学

这个新的中子探测器背后的关键创新是生产六方氮化硼，其包括理想厚度的外延层，其前面不存在。

“我们花了我们这群六年想方设法制造这种新材料具有足够的厚度和中子检测结晶质量，”江主席指出。

从一开始，研究人员意识到开发基于它们与III族氮化物宽禁带半导体工作的初体验具有更大的结晶质量的材料的难度。

“令我们惊讶的是，探测器的性能如此之好，尽管事实上在材料质量方面仍有一点改进的空间，”他说。

团队工作最重要的影响之一就是“这种新材料及其潜力应该开始被半导体材料和辐射探测界所认可，”欧洲杯足球竞彩江加。

该团队已经解决了开发合适厚度和晶体质量的六方氮化硼的问题，以展示中子探测器的高效率。接下来，研究人员计划展示大尺寸探测器的高灵敏度。

“这些设备必须能够从距离几十米远，这需要大尺寸检测器检测核武器”江加。“有技术挑战需要克服，但我们正在朝着这个目标努力。”