積層構造をもったCVD単結晶ダイヤモンド放射線検出器の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360498
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 金子 純一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90333624)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺地 徳之 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50332747) ; 伊藤 利通 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00183004) ; 澤村 晃子 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30001316)
• Keywords: ダイヤモンド / 放射線検出器 / 化学気相合成法 / 積層構造 / エネルギースペクトル / 結晶評価

Research Abstract

積層型CVDダイヤモンド放射線検出器では有感層であるノンドープダイヤモンド層の電気的特性、すなわちそれを左右する結晶品質がその性能を決定する。従来用いてきた方法ではノンドープ層を積み上げる前に合成するホウ素ドープ層の影響をノンドープ層が受けることが分かっている。今年度は主に低メタン濃度で合成した原子レベルで平滑なホウ素ドープ層の上にノンドープ層を積み上げ特性評価を行なうことを試みた。この方法で作製したホウ素ドープ層はミクロ的には非常に高い平滑性を持つものの、異常成長粒子が出る欠点をもつ。このホウ素ドープ層上にノンドープダイヤモンドを合成したところ、異常成長粒子が成長・拡大してしまい、結晶表面のモホロジーが非常に荒れたものになった。電極をつける過程で酸素プラズマエッチングを行なう必要があるのだか、表面の荒れの影響でマスクがはがれる事故が起きた。それを改善する目的で表面を機械研磨した後に電極をつける方法をこころみたが、機械研磨の後にノンドープ層からのカソードルミネッセンス測定の結果、自由励起子発光が全く見られなくなってしまった。ノンドープ層の厚さは20μmほどあったのだか、機械研磨によって取り去られてしまった可能性がある。次年度は今年度の失敗をベースに今年度試みた方法を継続すると共に、従来用いてきた合成装置・手法の改善策としてIb型基板のオフ角をパラメータとして検出器特性評価とあわせて結晶合成条件の改善を進める。また今年度は検出器の特性評価を行なうための213nmパルスレーザの整備を行い、現在、結晶内での電子・正孔のドリフト速度測定を行なう準備をすすめている。高電圧のパルス印加手法の整備も同時に進めており、次年度第1四半期には実験を行なえるようにしたい。