2020 Fiscal Year Research-status Report
ZnOの表面現象解明とYAP:Ce/ZnOシンチレーション放射線検出器の開発
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19K04525
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
阿部 貴美 岩手大学, 理工学部, 助教 (20786420)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化亜鉛単結晶 / 光導電型紫外線センサ / シンチレータ / 放射線検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、酸化亜鉛単結晶の光導電特性に及ぼす結晶表面の影響を明らかにして酸化亜鉛紫外線センサの特性を改善し、これを用いた小型で堅牢かつ放射線耐性の高いシンチレーション放射線検出器の開発を目的としている。
酸化亜鉛は極性面(c面)と非極性面(a面、m面)の３つの面を有しているが、現在流通している酸化亜鉛単結晶基板のほとんどがc面基板であり、a面とm面基板の特性については不明な点が多い。本研究では初年次に水熱合成法で育成された酸化亜鉛バルク単結晶からc面、a面、m面を切断・研磨し、それらの光導電特性を評価している。
初年次では、c面基板に対する最適な熱処理温度を明らかにし、応答特性を数マイクロ秒に改善させるとともに電極形状を更に微細化させることで光感度を１桁以上向上させることができた。
昨年度はa面およびm面に最適な熱処理条件を明らかにし、光導電特性を評価した。その際、電極形状は初年次の成果を活用した。a面およびm面に対する最適な熱処理条件はc面とは大きく異なっており、これは基板最表面の結合種の違いによるものと考え、第一原理計算による表面状態の解析も実施した。
また、酸化亜鉛紫外線センサ上に直接堆積させるYAP:Ceシンチレータ層の検討を行った。YAP:Ceシンチレータ層はYAlO3ターゲットとCeOキューブを用いてスパッタ法により作製した。YAP:Ce層の最適なCeドープ量とその膜厚を検討し、UV発光量が最も多くなる成膜条件を明らかにすることを試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度の課題であったa面及びm面に対して、紫外線センサとして最適な熱処理条件が決定できた。スパッタ法によるYAP:Ce層の作製条件はおおよそ明らかとなったが、昨年度の予定していた紫外線センサへの堆積までは至らなかった。しかし、すでにこの実験には着手しており、研究全体の進捗はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は引き続き第一原理計算により表面状態の解析を実施するとともに、c面、a面、m面で作製した紫外線センサにYAP:Ce層を成膜し、放射線検出器の特性を評価する予定である。
最終年度となるので、研究結果をまとめた論文を投稿するとともに、特許の出願も検討する。
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