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以GaN材料为代表的第三代宽禁带半导体材料具有耐高压、耐高温、强抗辐射性等优点,这些良好的特性使其能够应用到核辐射探测领域,采用宽禁带半导体材料设计出新型结构的器件对于推动半导体材料器件的发展有着积极而重要的作用。本文采用一种新型GaN/Alx Ga1-x N结构设计出PIN型核辐射探测器,首先从理论上分析了GaN/Alx Ga1-x N基核辐射探测器的工作原理,然后在理论分析计算的基础上设计出探测器结构参数并采用Visual-TCAD仿真软件构建器件结构并进行电学与Alpha粒子特性仿真。电学特性仿真方面从器件的能带结构、正反I-V特性、电势结构、载流子分布等方面详细分析探测器的机理特性。本文主要详细研究了探测器的Alpha粒子特性,采用最常用的入射能量为5.486Mev的α粒子对探测器进行粒子特性仿真,分析结果后在理论设计方案的基础上,对探测器P-I-N三个区域的厚度和掺杂浓度逐一进行多组数据仿真并对比进一步进行优化,以分辨时间、能量沉积率以及电荷收集能力三个性能参数为指标综合分析考虑不同参数设计对探测器性能的影响,结果表明窗口层和耗尽层的厚度、掺杂浓度对探测器的时间响应特性以及电荷收集率影响最大,最终得到探测器最优设计方案:厚度值P-I-N分别为0.2μm-10μm-5μm,P和N区重掺杂最优值1018cm-3和1019cm-3,I区掺杂浓度为1013cm-3,详细分析了各层厚度、掺杂浓度对三个性能指标产生的具体影响并总结出探测器设计规律。对结构优化后探测器从不同温度、不同偏压以及不同辐射源对器件性能的影响进行研究,并提出对于穿透性强的高能辐射源通过合理增加耗尽区厚度来提升探测器能量沉积率、电荷收集率。结果得到对于自然界常见的能量3-8Mev的α粒子探测的分辨时间2.65×10-11s-5.71×10-11s,3-6Mev的α粒子能量沉积率达到98%以上,对于100Kev能量以下的β粒子在分辨时间2.1×10-11s-6.02×10-11s,能量沉积率达到100%。最后通过实验得到探测器制备工艺中欧姆接触合金设计方案以及退火方案并设计制备出光刻板实物。