アモルファスシリコンと結晶シリコンの接合を用いた粒子検出器の実用化

• Project/Area Number: 62840004
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 核・宇宙線・素粒子
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 遠藤 一太 広島大学, 理学部, 助教授 (90033894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢部 正也 日本能率協会コンサルティング, 科学研究所, 所長 ; 北野 保行 広島大学, 理学部, 助手 (20033855) ; 関 一彦 広島大学, 理学部, 助教授 (80124220) ; 太田 俊明 広島大学, 理学部, 教授 (80011675) ; 千葉 保男 広島大学, 理学部, 助手 (10106792)
• Project Period (FY): 1987 – 1989
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1989)
• Budget Amount: ¥15,500,000 (Direct Cost: ¥15,500,000); Fiscal Year 1989: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 1988: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000); Fiscal Year 1987: ¥7,700,000 (Direct Cost: ¥7,700,000)
• Keywords: アモルファスシリコン膜 / プラズマCVD / 半導体粒子検出器

Research Abstract

昨年度までの研究で、試作した素子により相対論的粒子を検出できることがわかったので、更に位置検出能力を調べた。その結果、アルミ蒸着によって電極を取り付ける工程で適当な形状のマスクを使用すれば、位置敏感型粒子検出器となることがわかった。
また、プラズマCVD合成条件の違いによる膜組成・界面状態の差が、半導体特性に及ぼす影響を系統的に調べるために、以下のような測定を行った。
1.透過型赤外吸収法によるアモルファスシリコン膜組成・水素含有量の測定
2.オ-ジェ分光法による化学処理後及び合成開始直後の表面残留元素の測定
3.紫外光電子分光法によるヘテロ接合のエネルギ-準位の測定
その結果、次の事がわかった。
(1)半導体材料に適した膜を形成するには、放電の安定性が重要である。
(2)結晶界面には、酸素及び炭素が残留している。これらの不純物は、水素を用いたスパッタリングで、大部分除去できる。
(3)直流CVDを用いると放電の安定性はやや悪いが、スパタリング効果による不純物除去作用は大きい。
(4)洩れ電流をさらに減らすには、電極製造工程を改良することが必要である。
以上の研究の結果、ヘテロ接合を用いた半導体検出器開発の問題点を明確にし、高エネルギ-粒子検出に用いる見通しを得た。またこの検出器の実用化に向けての研究体制が整備された。