正孔―アクセプタの励起を用いた極低温半導体放射線検出器における正孔供給法の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480146
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 神野 郁夫 京都大学, 工学研究科, 助教授 (50234167)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 秋男 京都大学, 工学研究科, 教授 (90243055)
• Keywords: 正孔-アクセプタ励起 / 極低温 / 放射線検出器 / p型シリコン / 電気容量-電圧特性 / 高エネルギー分解能 / 半導体

Research Abstract

昨年度までは,p型Siの不純物であるホウ素に正孔を捕獲させるために,高ホウ素濃度Si(H-Si)と低ホウ素濃度Si(L-Si)とを貼り合せ,H-Si内部で空乏層を広げることにより正孔をL-Si部分に押し出す方法を試みていた.しかし,Si同士の接着が思わしくない,という困難があった.このため,本年度は一枚のSiを用いて金属(M)-絶縁体(I)-半導体(S)構造を作り,SとIとの界面の正孔濃度を高める方法を試みた.
まず,ホウ素濃度が10^<14>cm^<-3>から10^<16>cm^<-3>のp型Siの片面に濃度およそ10^<19>cm^<-3>でホウ素を熱拡散する.次に両面にSiO_2層を形成するため,酸化炉を用い1000℃で3時間,乾燥酸素を流しながら酸化する.ホウ素拡散を行っていない側のゲート電極を作る部分だけを残して,酸化膜を除去する.酸化膜の上にゲート電極を作成し,同じ面のSi面上に電荷測定用電極を作る.ホウ素を拡散した面には抵抗性電極を作成する.このように製作した素子の電気容量-電圧特性を測定し,室温においては理想的なMIS素子から界面の捕獲電荷ぶんだけずれる特性を得た.この素子を室温から低温に冷却しながら電気容量-電圧特性を測定したところ、60K程度までは測定ができたがそれ以下の温度になると電圧を変化させても電気容量はほぼ0pFのまま変化が見られなかった.これは,低温において動作する正孔が存在しなくなったためである.低温においても動作する電荷を発生させるため,LEDにより光を素子に照射する方法を検討している.