Development of BGaN semiconductor devices for neutron semiconductor detector

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H03899
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: General applied physics
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Nakano Takayuki 静岡大学, 工学部, 准教授 (00435827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 徹 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (10283350) ; 本田 善央 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60362274) ; 井上 翼 静岡大学, 工学部, 教授 (90324334)
• Research Collaborator: Amano Hiroshi
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 中性子検出 / III族窒化物半導体 / 中性子半導体検出器 / BGaN / MOVPE

Outline of Final Research Achievements

Recently, the use application of neutron has expanded, and neutron imaging techniques are expected in various fields. In this study, we proposed and developed the BGaN, a group III nitride semiconductor material, as a neutron semiconductor detector. In the epitaxial growth technology, we clarified that triethylboron (TEB), which was conventionally used as a metalorganic source, causes a gas phase reaction with ammonia in the gas phase to cause deterioration of the crystallinity by forming an adduct. Therefore, we have established a thick film epitaxial growth technology that suppresses gas phase reaction by using trimethylboron (TMB) as a new metalorganic source. The grown thick BGaN film has been used to realize the fabrication of a neutron detection diode, resulting in signal detection by neutron capture.

Free Research Field

放射線検出器

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で提案しているBGaN中性子半導体検出器は、中性子を半導体有感層中で捕獲し、更に検出まで行う機構であり、これまでのコンバーターなどを用いた検出器とは検出原理が異なっており、全α壊変エネルギーを検出可能なシステムである。従って、中性子検出信号のエネルギー弁別が可能であり高いn/γ比の中性子検出が可能である。本研究成果により、新しい中性子検出器の可能性を示唆しており、今後の開発により中性子イメージングなどにおける新技術として利用可能な基礎技術の構築を実現しており、中性子検出技術の新しい展開が期待される結果を得た。