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新型半導体光検出器PPDの性能向上のための内部物理の解明と開発手法の確立

Research Project

Project/Area Number 09J07995
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

生出 秀行  東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords半導体光検出器 / ガイガーモード / 3次元デバイスシミュレータ / 3次元デバイスシュミレータ
Research Abstract

Pixelated Photon Detector(PPD)は,ガイガーモードで動作し,単光子検出能力を持つ新型の半導体光検出器である.極薄型,常温での低電圧動作など優れた性能を持つPPDは,2009年に開始したニュートリノ振動の精密測定を行うT2K実験において世界で初めて本格的かつ大規模に導入されたほか,高エネルギー物理学実験における今後の応用が強く期待され,各実験ごとに研究が進行中のデバイスである.PPDは今後の開発によって光電子増倍管を凌駕しうる可能性を秘めるが,そのためにはさらなるダイナミックレンジの確保や低ノイズ化・感度波長領域の拡充などが求められる.しかしこれらは高増倍率化・高検出効率化と両立しえないことがPPD開発における課題となっており,この課題を解決することでPPDの基本性能を向上させるのが本研究の目的である.
前年度までで半導体デバイスシミュレータTCADを用いてPPDの内部構造から基本特性を予測することに取り組み,定常的な解析においては,実機のPPDの性能を半定量的に再現し,TCADが実用に耐えうることが確認できているが,クェンチング機構を再現するために必要な動的な解析ではさらなるシミュレーションの開発が必要である.また,筆者らの提案する3次元積層キャパシタについての実現可能な形状についての考案を,特にプロセスの容易さと電場構造の一様性の観点でTCADを用いて進めた.採用終了に当たる当該年度の時点では,試作品の製作に足る構造と制作プロセスの決定までには至らなかったが,TCADを用いた構造設計の試行を通じて,具体的な3次元の積層キャパシタ構造のために必要な要件について知見を得ることができた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

目標に挙げた積層構造のキャパシタの試作品の製作には至らなかったため.

Strategy for Future Research Activity

TCADを用いたPPDのクェンチングについての動的なシミュレーションを急ぐ必要があり,並行して3次元キャパシタの積層構造についての設計を進めていくことが求められる.できるだけ早期に実際の製作に移行することが望ましく,製作を行うメーカーとの踏み込んだ提携を行うべきである.

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] 次世代光検出器Pixelated Photon Detector(実験技術)2011

    • Author(s)
      生出秀行, 音野瑛俊, 山下了
    • Journal Title

      日本物理学会誌

      Volume: 66(1) Pages: 20-28

    • NAID

      110008006967

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Studies on multiplication effect of noises of PPD, and a proposal of a new structure to improve the performance2010

    • Author(s)
      H.Oide, T.Murase, H.Otono, S.Yamashita
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A : Accelerators, Detectors and Associated Equipment 613(1)

      Pages: 23-28

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] HyENEXSSを用いた光量子センサーPixelated Photon Detectorの評価・設計2011

    • Author(s)
      生出秀行
    • Organizer
      2011年度TCADアカデミック委員会総会・研究会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
      2011-05-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Introduction to PPD (Review)2010

    • Author(s)
      生出秀行
    • Organizer
      第3回次世代光センサーに関するワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2010-12-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Developement of PPD : characterization and simulation2009

    • Author(s)
      T.Murase, H.Oide, H.Otono, S.Yamashita
    • Organizer
      International Workshop on new photon-detectors PD09
    • Place of Presentation
      Shinshu University, Japan
    • Year and Date
      2009-06-24
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/yamashita/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/yamashita/

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.icepp.s.u-tokyo.ac.jp/yamashita/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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