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面向HL-LHC、CEPC、FCC等未来高能物理装置及核聚变实验对探测器抗辐照能力与高时间分辨的严苛需求，碳化硅（SiC）凭借宽禁带、高位移阈能、高导热率、高临界击穿电场及高饱和电子漂移速度等本征物理特性，展现出抗辐照、耐高温及快响应等突出优势，成为替代传统硅探测器的理想候选材料。本研究围绕4H-SiC PIN探测器、石墨烯-4H-SiC PIN探测器及低增益雪崩二极管（4H-SiC LGAD）三类器件开展系统研究，重点涵盖器件性能优化与抗辐照能力评估。针对PIN探测器，在能量16 MeV/u、注量1×10⁹–1×10¹² cm⁻²的Ta重离子辐照下，器件I-V、C-V特性保持稳定，时间分辨仅从40 ps轻微退化至53 ps，表现出优异的抗重离子辐照能力；但在7×10¹³ p/cm²质子辐照下，α粒子电荷收集效率（CCE）显著降至辐照前的约30%。为拓展SiC探测器在低能软X射线、α粒子及紫外光探测等领域的应用，本研究研制出石墨烯增强SiC PIN探测器。瞬态电流技术（TCT）测量表明，传统开窗电极探测器的时间分辨呈现严重的位置依赖性，从电极附近的约20 ps劣化至有源区中心的100 ps以上；而石墨烯增强探测器在整个有源区内时间分辨稳定在约20 ps，证明石墨烯电极有效消除了位置依赖的时间分辨退化。利用⁹⁰Sr放射源测试，该探测器时间分辨达58.0±2.8 ps，较环形电极探测器（96.0±3.9 ps）提升39.6%；经1 MGy X射线辐照后仅退化4.3 ps至62.3±2.9 ps，且在1 MGy X射线和3.5×10¹³ neq/cm²质子辐照下I-V、C-V特性及信号上升时间保持稳定，展现出优异的定时精度与抗辐照稳定性。为提升信号增益，本研究成功研制出国际首款4H-SiC LGAD器件（SICAR）。在能量80 MeV、注量2.5×10¹³ p/cm²质子辐照后，其CCE仍保留辐照前的约57%。基于上述性能优势，该4H-SiC探测器已成功应用于聚变探测、CEPC亮度监测样机及CSNS束流监测等项目，推动了宽禁带半导体辐射探测器领域的自主创新与工程应用发展。在束流测试方面，我们具有硅径迹探测器的束流实验经验，熟悉探测器模块组装、空间对准、读出电子学调试及数据分析的完整流程，这些经验可直接迁移至碳化硅探测器的束流测试工作。
