2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study of diamond thin film as a beam exit window to the atmosphere for high energy ions and a position-sensitivity detector
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26249149
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
神谷 富裕 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (70370385)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大島 武 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員(定常) (50354949)
鹿田 真一 関西学院大学, 理工学部, 教授 (00415689)
加田 渉 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (60589117)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド薄膜 / 大気取出し窓兼イオン位置検出器 / 高エネルギーイオン / IBIC / ワイドバンドギャップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医療、宇宙、原子力分野で求められる生物細胞や半導体素子等への局所的イオン照射効果の研究に用いる核子当りMeVを超える高エネルギーイオンの大気中照射において、大気取出し窓兼イオン位置検出器の材料として、ワイドバンドギャップ半導体の特性を有するダイヤモンドに着目し、単結晶ダイヤモンド薄膜によるイオン照射に対する高空間分解能・高感度な新奇透過型位置敏感型検出器の実現を目指した。本研究では、実際にCVD法により作成された単結晶ダイヤモンド膜から試験素子を作製し、主にイオンビーム誘起電荷（IBIC）あるいはその時間応答（QTS）の計測により総合的な特性評価を行った。
イオンビームの大気取り出し窓を兼ねたダイヤモンド薄膜による単一イオン検出に成功した次の段階としてダイヤモンド膜上部表面にダイヤモンド用炭素（DLC）被覆を作成した検出器を作成し、予備的な位置検出素子のIBICイメージングによりイオンの入射位置に依存する出力信号を観察することに成功した。イオン検出信号強度の照射量の増加に伴う劣化特性において測定結果と理論的な計算とを対比し、新たな劣化パラメータを提案した。
一方、使用した高抵抗単結晶ダイヤモンドの深い準位の電気的活性について、QTSによりダイヤモンド結晶におけるホウ素受容体の活性化エネルギーに相当するエネルギー順位が検出された。またこの方法がダイヤモンドの未知の深い準位評価に有効な候補であることが示唆された。さらにダイヤモンド放射線検出器でのイオン検出におけるアバランシェ効果による生成電荷増幅という現象を新たに確認した。この結果はダイヤモンドがワイドバンドギャップである故の電荷生成量の不足を補う可能性をもつものと考えられた。
今後は、これらの結果を踏まえて多重の微細電極配置の薄膜検出器を開発しイオンマイクロビーム装置を使用した実験を通じて位置検出精度の向上を図る計画である。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Charge multiplication effect in thin diamond films2016
Author(s)
50.N. Skukan, V. Grilj, I. Sudic;, M. Pomorski, W. Kada, T. Makino, Y. Kambayashi, Y. Andoh, S. Onoda, S. Sato, T. Ohshima, T. Kamiya and M. Jaksic;,
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 109
Pages: 043502
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Investigation of electrically-active deep levels in single-crystalline diamond by particle-induced charge transient spectroscopy,2016
Author(s)
45.W. Kada, Y. Kambayashi, Y. Ando, S. Onoda, H. Umezawa, Y. Mokuno, S. Shikata, T. Makino, M. Koka, O. Hanaizumi, T. Kamiya, T. Ohshima
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms
Volume: 372
Pages: 151-155
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Development of radiation detector based on CVD diamond membrane with embedded living-cell cultivation environment,2016
Author(s)
2.W. Kada, M. Sakai, M. Pomorski, N. Skukan, T. Makino, M. Jaksic;, S. Onoda, T. Ohshima,T. Kamiya, and O. Hanaizumi,
Organizer
The 12th International Workshop on Ionizing Radiation Monitoring(IWIRM)
Place of Presentation
大洗パークホテル
Year and Date
2016-12-06 – 2016-12-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] Transient Current Induced in Thin Film Diamonds by Swift Heavy Ions2016
Author(s)
S-I. Sato, T. Makino, T. Ohshima, T. Kamiya, W. Kada, V. Grilj, N. Skukan, M. Jaksic, M. Pomorski, G. Vizkelethy
Organizer
27th International Conference on Diamond and Carbon Materials
Place of Presentation
Le Corum, Montpellier, France
Year and Date
2016-09-04 – 2016-09-08
Int'l Joint Research
