2018 Fiscal Year Research-status Report
ダイヤモンドアバランシェダイオード実現に向けた衝突電離機構の研究
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17K14914
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
嶋岡 毅紘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 外来研究員 (80650241)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 衝突イオン化係数 / ダイヤモンド放射線検出器 / アバランシェダイオード / 絶縁破壊強度 / pin接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はダイヤモンドの衝突電離機構を実験的に明らかにすることで、耐環境性・高内部利得を併せ持つダイヤモンドアバランシェダイオード実現のための指針を得ることである。原子炉過酷事故対応、核融合物理学、大強度加速器を用いた高エネルギー物理学等、幅広い分野において高温動作、放射線耐性、磁気耐性等の耐環境性に優れる放射線センサへの需要が高まっている。既存のプラナ型ダイヤモンド放射線検出器は耐環境性に優れるが、信号を増幅できないため、測定系全体の耐環境性はシリコンからなる読み出し用のエレクトロニクスにより制限されてしまう。この問題に対し、内部利得を持つダイヤモンド検出器が実現できれば、測定系全体のさらなる耐環境性向上が期待できる。
平成30年度は平成29年度に作製した衝突イオン化係数評価用のpinダイオードに対し、EBIC、α線照射により、衝突イオン化係数評価を行った。直径250μｍのメサ構造を有するpinダイオードのうちリーク電流の低いものを選定し、EBIC電流、α線誘導電荷量の電界強度依存性を評価した。平均電界強度を2MV/cmまで変化させたが、明瞭な増幅現象は観察されなかった。リーク電流増加に伴うS/N劣化により、それ以上の電界強度での測定を行うことができなかった。平成31年度はより高い電界強度下で観測ができるよう、フォトリソグラフィ法によりメサ直径の小さなpinダイオードを形成して室温から高温下での衝突イオン化係数導出を目指す。
また、派生技術としてダイヤモンドpinダイオードの内蔵電位を利用した放射線検出器を試作し、外部電圧なしで放射線検出ができることを確認した。これに関連する成果について、国際学会発表1件、論文発表1件をおこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定していたよりも、ダイオードの漏れ電流がα線照射や電子線照射による評価時の電流に対して大きく、高電界強度下での測定を困難にしている。これに対して、フォトリソグラフィにより電極直径の小さなダイオードを作製する予定であったが、研究代表者が重病となったため実験進捗が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
フォトリソグラフィ法によりメサ直径の小さなpinダイオードを形成し、室温から高温下での衝突イオン化係数の評価を目指す。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が重病となり,評価測定系構築の準備に遅れが生じたため。
物品費は高温評価特性装置の構築に、旅費、その他の項目は国内・国際学会での研究成果発表、論文発表の英文校閲費として使用する予定である。
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