2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the junction-type Ge detector with a two-dimensional structure sensitive to the unexplored waveband and the practical use of the detector
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18K18773
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
鈴木 仁研 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (30534599)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 赤外線天文学 / 遠・中間赤外線検出器 / ゲルマニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
波長~30 － 60 μm 帯での天体観測は、天文学的に重要な窓であるにも関わらず、他の波長帯に比べて大きな遅れをとっている (未開拓な波長帯)。未開拓な波長帯は、従来のシリコン (Si) 系検出器がカバーする中間赤外線波長帯 (λ<~30 μm) と、ゲルマニウ(Ge)系検出器がカバーする遠赤外線波長帯 (λ>~60 μm) とのギャップ波長域に位置している。そのため、波長~30 － 60 μm 帯に高感度かつ実用的な検出器がいまだに存在しない。これが大きな遅れをとっている要因である。
本研究では、新たなアイデアでもって、未開拓な波長帯に高い光感度を有する赤外線検出器の実現に挑戦する。未開拓波長帯に高い感度を有する遠中間赤外線検出器として、Geに高濃度に不純物をドープした受光層と高純度Ge層を接合させた接合型構造を採用し、2次元平面的に構造展開した新たな接合型Ge検出器（以降、2次元接合型Ge検出器）を提案する。構造の刷新により、光検出部への赤外線の直接照射が可能になるため、未開拓波長帯での光感度の向上が期待される。
2019年度では、2次元接合型Ge検出器の試作と性能評価を行った。検出器の規模はシンプルな単素子と実用的な5x5アレイとし、これらの検出器の製作に成功した。これらの検出器を温度2 Kまで冷却し、量子効率(∝光感度)の波長依存性を主に評価した。その結果、未開拓波長帯における量子効率は10%程度であった。得られた量子効率は、従来型検出器の未開拓波長帯でのそれよりも1桁程度高く、Si系とGe系検出器の量子効率のギャップ波長を埋めていることを明らかにした。
以上より、接合型構造の平面展開による光吸収の向上によって、本研究の目的である未開拓波長帯における光感度の向上を実証した。
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Research Products
(1 results)
