随着科学技术的不断发展，核电装置、空间装备、科研与医学辐射装置是当前重点发展的关键领域。然而核电站、空间探测、辐射装置等对各种核探测器性能提出了严格的要求，这些应用涵盖的范围包括基础科学层面的宇宙起源演化、物质基本结构、新材料等，关乎国计民生的可持续发展能源产业和核医学技术等，以及关乎国家安全的新型装备技术等，成为当今世界各国竞相追逐的重大战略方向。以硅、锗等半导体材料制作的传统半导体核探测器已经不能满足目前科学发展的需求，急需研究开发新型核探测器。
金刚石具有优异的物理特性，使其成为下一代强辐射场核探测器的理想材料，表1.1 列出了金刚石与其它典型半导体材料特性的对比结果。金刚石的原子序数 (Z)为6，较低的原子序数降低了由高能物理实验过程中高能级联及多重散射引起的辐照损伤，由于金刚石的原子序数接近人体肌肉与组织(Z≈7.5)，能够较好的反应人体的辐射损伤特性，具有较好的人体等效性，适合于医学剂量学测量。金刚石禁带宽度(Eg）高达 5.47eV，意味着金刚石具有超强的抗辐照特性和极低的本征载流子浓度(本征金刚石室温下电阻率高达 1016Ω·cm)，金刚石可以获得很低的暗电流，对于低强度的辐射可以展现很高的灵敏度和信噪比。金刚石载流子迁移率(μe)分别达到 4500 cm2/V·s(μe 电子) 和 3800 cm2/V·s (μe空穴)，金刚石相对介电常数(εr)仅为 5.7，相同尺寸下寄生电容仅为硅的一半、碳化硅的 0.6 倍，可以获得皮秒级的超快时间响应，在信号读出过程也可以获得更低的噪声。金刚石热导率 (λ) 达到了 22 W/(cm·K)，为常规散热材料-铜/银的四倍，作为探测器材料可以不受热效应困扰。金刚石的电离能(w)较大，产生一对电子-空穴对所需的能量比其他半导体大，但可以通过读出电子学系统放大解决。
除上述材料性能以外，金刚石熔点高达 3550~4000°C，略高于钨，具有最高的莫氏硬度(10)，热膨胀系数仅为 0.8X 10-6/K，金刚石还具有很强的化学惰性，不受酸碱腐蚀，意味着金刚石能够经受恶劣的环境冲击。金刚石体积小几乎不影响辐射场，无毒性不会对人体造成伤害。通过上述分析，可以看出，金刚石比硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)及氮化镓 (GaN) 材料具有明显的优势，使其成为未来研制核探测器的理想材料。
A指数是作为 X 射线剂量率测量的重要参数，如果=1，则表明探测器的响应电流不随剂量率的变化而变动，这对于精确的评估吸收剂量是十分有益的。与表 5.4 中其它已发表以及商用的金刚石探测器的性能相比，由于氢终端金刚石与 Au 形成了良好的欧姆接触，本结构的金刚石 X 射线探测器具有明显的性能优势。50 V 偏压下器件的增益、SNR、特征灵敏度以及A指数为别达到了 19、104~105、5.133μC/Gy mm3、1.014±0.001；200 V 偏压下器件的增益、SNR、特征灵敏度以及A指数则分别为 151.83、104~106、41.441 μC/Gy mm3、1.033 士0.014。
目前，化合积电专注于高品质金刚石材料的研发、生产和销售，现有核心产品金刚石热沉片、晶圆级金刚石、GaN on diamond 、Diamond on GaN、金刚石基氮化铝薄膜等产品。晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra＜1nm；金刚石热沉片热导率高达1000-2200W/(m·k)，技术指标皆达世界领先水平。目前，由化合积电提供的金刚石热沉封装的大功率半导体激光器，已经用于光通信、激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域。
