| Project/Area Number |
23K25118
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| Project/Area Number (Other) |
22H03864 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野上 光博 東北大学, 工学研究科, 助手 (10847304)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平田 岳史 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10251612)
渡辺 賢一 九州大学, 工学研究院, 教授 (30324461)
人見 啓太朗 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
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| Keywords | 臭化タリウム(TlBr) / 不純物分析 / TlBr検出器 / 電荷輸送特性評価 / LA-ICP-MS |
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| Outline of Research at the Start |
固体試料中微量元素分析手法であるレーザーアブレーションICP質量分析(LA-ICP-MS)を活用し、半導体検出器材料であるTlBr中の不純物濃度の分析を行う。また、TlBr中の不純物濃度と電荷輸送特性をはじめとする検出器特性の相関関係について研究する。これらを踏まえて、TlBr半導体の純化工程の最適化や電荷輸送特性の向上などについて検討を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当年度の研究実績の概要は以下の通りである。
1)TlBr結晶のLA-ICP-MS分析試料製作:純化・育成したTlBr結晶を、結晶の前方部、中間部、後方部に切り分けて、LA-ICP-MS分析に使用するTlBr結晶試料の製作を行った。使用したTlBr結晶はTlBr検出器製作に用いる結晶と同条件の純化工程・回数および結晶育成条件で純化・育成を行った。
2)LA-ICP-MSによるTlBr結晶中に含まれる不純物分析:TlBr結晶中に含まれる不純物分析をLA-ICP-MSを用いて行った。はじめに、レーザーの条件出しを行い、照射範囲200 um × 200 um、レーザー出力10 mWで分析を行うこととした。この条件で、レーザーによりTlBr結晶は約5 um削れることが分かった。次に、TlBr結晶中に含まれる不純物元素のスクリーニングを行った。スクリーニングの結果、分析対象を20元素まで絞り、TlBr結晶の前方部・中間部・後方部それぞれの結晶に対して20元素の含有量の分析を行った。分析の結果、帯域精製法により、効率よく後方部結晶に集積する元素、反対に前方部・中間部・後方部に万遍なく分布する元素があることが分かった。
3)不純物濃度のコントロールされたTlBr半導体検出器の電荷輸送特性の評価:TlBr半導体の電荷輸送特性を評価するための環境の整備を行った。
4)不純物濃度と電荷輸送特性に関する検討:TlBr半導体中に含まれる不純物濃度と電荷輸送特性の相関性に関する検討を行うため、不純物分析結果の整理および、文献調査を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までに、LA-ICP-MS分析用にTlBr結晶を前方部、中間部、後方部と切り分けたTlBr結晶試料の製作を行い、その試料を用いてLA-ICP-MSを用いた不純物分析を行った。その結果、TlBr結晶中の不純物元素の分布について明らかにした。また、TlBr半導体の電荷輸送特性を評価するための環境整備、および不純物濃度と電荷輸送特性を評価するために、TlBr中の不純物分析結果の整理を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は以下の通りである。
1)帯域精製回数を調整したTlBr分析試料の製作：TlBr検出器製作に用いる結晶よりも帯域精製の回数を少なくしたTlBr結晶を育成し、その結晶を前方部、中間部、後方部に切り分けて、TlBr分析試料の製作を行う。
2)LA-ICP-MSを用いた不純物元素分析：1)で準備した帯域精製回数を調整したTlBr分析試料に含まれる不純物分析をLA-ICP-MSを用いて行う。また、TlBr結晶以外にも、TlBr原料やTlBrの純化・結晶育成に用いる石英管中に含まれる不純物元素の分析を行い、TlBr結晶中に含まれる不純物元素の出所についての検討を行う。
3)不純物濃度のコントロールされたTlBr半導体検出器の電荷輸送特性の評価と検討：2)で不純物分析したそれぞれのTlBr結晶試料からTlBr半導体検出器を製作し、電荷輸送特性の評価を実施する。また、これらの不純物分析結果と電荷輸送特性の評価結果から不純物濃度と電荷輸送特性の相関性についての検討を行う。
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