硅（Si）半导体长期以来被广泛用于粒子探测器等器件，但在高剂量辐射环境中持续工作时，器件性能可能出现退化，进而引发故障甚至失效。围绕高能加速器实验、核反应堆安全系统以及长期月球或深空任务等应用场景，业界对可在恶劣辐射条件下稳定运行的替代半导体材料需求上升。

筑波大学研究人员将目光投向宽禁带半导体。此类材料因原子键合更强，被认为具备更好的耐辐射特性。其中，氮化镓（GaN）已在蓝色发光二极管以及高频高功率电子器件中得到应用，但此前尚未在可用于粒子与核物理领域、并实现二维粒子位置感测的探测器中完成验证。

据研究团队在《日本应用物理学杂志》发表的论文，研究人员制备了一种垂直式GaN粒子探测器，像素尺寸为100微米。实验结果显示，该器件实现了对单个α粒子以及氙（Xe）重离子的二维实时位置检测，并在辐射条件下保持稳定运行。研究称，其耐受能力约为传统硅基探测器的十倍。

研究还指出，大面积高质量GaN晶圆的可获得性，为构建可扩展的探测器系统提供了路径。研究团队认为，这一结果表明在极高辐射剂量下仍可进行二维粒子束位置感测，并有望推动高能加速器设施、空间探测仪器、核电监测系统及基于辐射的医学诊断等方向的发展。