ダイヤモンドＭＯＳＦＥＴの少数キャリア輸送特性改善と積算線量計への応用

• Project/Area Number: 18J01909
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 嶋岡 毅紘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点ワイドバンドギャップ材料グループ, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: ダイヤモンド / 放射線検出器 / 少数キャリア拡散長 / ドーピング

Outline of Annual Research Achievements

本研究はダイヤモンドFETを放射線の積算線量計として応用することを目指すものである。本年度はFET構造の試作とn型ダイヤモンド中の少数キャリア輸送特性評価を開始した。FETの母体となるn型ダイヤモンド上にMESFETを形成した。{111}上の低濃度(～1e16 cm-3)リンドープダイヤモンドと高濃度(～1e20 cm-3)リンドープダイヤモンド成長技術を組み合わせソース・ドレイン用のオーミックコンタクト、ゲート用のショットキーコンタクトを形成した。作製したFETのIds-Vds特性評価からFETとして動作することを確認した。
n型ダイヤモンド少数キャリア輸送特性評価としてはEBICを用いて疑似縦型pn接合ダイオードに対し、電荷キャリアの収集効率からn型ダイヤモンドの少数キャリア拡散長を求めた。拡散長は加速電圧5kVから20kVの間で、約１μmから20μmであった。加速電圧の低下に伴い拡散長が低下したことから、オーミックコンタクトを形成するための高濃度n型層でのキャリアの再結合、捕獲の影響を受けており、より正確な評価には十分に厚い膜厚のダイオード、あるいは横型構造のダイオードが必要であることが分かった。
学会発表については、昨年度得られた{111}ダイヤモンドのドーパント取り込みに関する成果を2件報告した。本年度得られた研究成果についてもn型ダイヤモンドのFET特性に関する論文1件の誌上発表を予定している。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Detection of Defects in Diamond by Etch‐Pit Formation (2019)
  • Author(s): Shimaoka Takehiro、Ichikawa Kimiyoshi、Koizumi Satoshi、Watanabe Kenji、Teraji Tokuyuki
  • Journal Title: physica status solidi (a) Volume: 216 Issue: 21 Pages: 1900247-1900247
  • DOI: 10.1002/pssa.201900247
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diamond photovoltaic radiation sensor using pn junction (2018)
  • Author(s): Shimaoka Takehiro、Koizumi Satoshi、Tanaka Manobu M.
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 113 Issue: 9 Pages: 093504-093504
  • DOI: 10.1063/1.5034413
  • Peer Reviewed
• [Presentation] {111}ダイヤモンドにおけるホウ素取り込みの基板オフ角依存性 (2019)
  • Author(s): 嶋岡毅紘、市川公善、小泉聡
  • Organizer: 第80回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] {111}ホウ素ドープダイヤモンド薄膜成長の基板オフ角依存性評価 (2019)
  • Author(s): 嶋岡毅紘、市川公善、小泉聡
  • Organizer: 第33回ダイヤモンドシンポジウム