2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24686014
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
中野 貴之 静岡大学, 工学研究科, 准教授 (00435827)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 中性子検出 / 半導体検出器 / Ⅲ族窒化物半導体 / 結晶成長 / 放射線検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子検出は開発が期待される技術であると同時に、従来の検出技術である3He計数管を用いた技術においてHeガスの枯渇による原料供給が大きな問題となっており、新しい中性子検出機構の開発が急務である。そこで本研究においては次世代、次々世代の中性子検出器となる半導体検出器の開発を行っている。中性子捕獲断面積が大きなBやGd原子をγ線に対して検出感度が低いGaNと混晶化させてBGaNやGdGaNといった混晶半導体を作製し、中性子半導体検出器の実現を目指している。これまでの研究により、半導体材料として機能するBGaNの結晶成長を実現し中性子を検出することが可能であることを実験結果より示した。GdGaNについては高温ガス供給により結晶の作製に至ったが、半導体特性を得ることはできなかった。
本年度は、BGaNは中性子捕獲率の向上をめざしBGaN結晶成長技術の開発を行い、GdGaNには高温ガス供給ラインを使ってGdGaN結晶作製に向けて開発を行った。
BGaN薄膜の組成分析を詳細に行い、BGaN層中のB原子が均一に分布しておらず、成長中にB原子が偏析している可能があることを示した。また、BGaN成長においてｈ通常のGaN成長からB原料の供給を追加することで成長レートが50%以上も低減することも明らかになった。これらの結果は結晶中の成長表面においてB原子が結晶に取り込まれずに存在している可能性を示しており、表面に滞在するB原子により成長阻害が引き起こされていると考えられる。GdGaNに関しては高温供給ラインによる成長を試みているが、Gd原料の高温供給ガスによりGa原料が分解を起こしGaN成長が困難になることが明らかになった。高温Gd原料供給ガスの合流を非常に精密に設計する必要があり、本予算内にて装置改造を行うことは難しいため、今後はBGaNに注力してBGaNによる中性子半導体検出器の実現を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度においてBGaNを用いた中性子検出の実証を実現しており当初の予定であった基礎検証は明らかになっており、大きく進展している。今後、結晶成長技術の向上により高機能な中性子検出を実現するための基礎技術の開発に集中することができ当初の予定以上に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度においては、昨年度より取り組んでいる表面のステップ端幅や極性を変更した結晶成長について追加の実験および考察を行い、BGaN結晶成長におけるB原子の振舞いについて明らかにする。また、デバイス化を目指すにあたり必要となる母体材料であるGaNの放射線検出特性を明らかにし、デバイスの作製を目指す。高濃度B組成BGaNによるデバイス化が実現できた場合にはエネルギースペクトル測定による中性子捕獲によるエネルギー弁別の実現を目指す。
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