• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

中性子半導体検出器に向けたBGaN半導体デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H03899
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物理学一般
研究機関静岡大学

研究代表者

中野 貴之  静岡大学, 工学部, 准教授 (00435827)

研究分担者 青木 徹  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (10283350)
本田 善央  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60362274)
井上 翼  静岡大学, 工学部, 教授 (90324334)
研究協力者 天野 浩  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
キーワード中性子検出 / III族窒化物半導体 / 中性子半導体検出器 / BGaN / MOVPE / 結晶成長 / III族窒化物 / 半導体検出器 / 中性子検出半導体 / α線飛程 / エピタキシャル / 放射線 / 先端機能デバイス
研究成果の概要

近年、中性子の利用用途が拡大しており、中性子イメージング技術が多くの分野で期待されている。本研究では、III族窒化物半導体材料であるBGaNを中性子半導体検出器として利用することを提案し、開発を行った。結晶成長技術では、従来B有機金属原料として用いられていたトリエチルボロン(TEB)が気相中でアンモニアと気相反応を起こしアダクトを形成することで結晶品質の劣化が起こることを明らかにし、新規有機金属原料としてトリメチルボロン(TMB)を利用することで気相反応を抑制した厚膜結晶成長技術を確立した。作製した厚膜BGaN結晶を用いて、放射線検出器の作製を実現し、中性子捕獲による信号検出を得るに至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で提案しているBGaN中性子半導体検出器は、中性子を半導体有感層中で捕獲し、更に検出まで行う機構であり、これまでのコンバーターなどを用いた検出器とは検出原理が異なっており、全α壊変エネルギーを検出可能なシステムである。従って、中性子検出信号のエネルギー弁別が可能であり高いn/γ比の中性子検出が可能である。本研究成果により、新しい中性子検出器の可能性を示唆しており、今後の開発により中性子イメージングなどにおける新技術として利用可能な基礎技術の構築を実現しており、中性子検出技術の新しい展開が期待される結果を得た。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件) 備考 (3件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Impacts of growth temperature on the structural properties of BGaN films grown by metalorganic vapor phase epitaxy using trimethylboron2019

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Ebara, Ken Mochizuki, Yoku Inoue, Toru Aoki, Kazunobu Kojima, Shigefusa F. Chichibu, Takayuki Nakano
    • 雑誌名

      Japanese Jornal of Applied Physics

      巻: -

    • NAID

      210000156189

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of substrate offcut angle on BGaN epitaxial growth2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ueyama, Hidenori Mimura, Yoku Inoue, Toru Aoki, and Takayuki Nakano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 5S ページ: 05FD05-05FD05

    • DOI

      10.7567/jjap.55.05fd05

    • NAID

      210000146507

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of radiation detection properties of GaN pn diode2016

    • 著者名/発表者名
      Mutsuhito Sugiura, Maki Kushimoto, Tadashi Mitsunari, Kohei Yamashita, Yoshio Honda, Hiroshi Amano, Yoku Inoue, Hidenori Mimura, Toru Aoki and Takayuki Nakano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 5S ページ: 05FJ02-05FJ02

    • DOI

      10.7567/jjap.55.05fj02

    • NAID

      210000146544

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Kinetics analysis of desorption process in BGaN MOVPE2018

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Ebara, Ken Mochizuki, Yoku Inoue, Toru Aoki, Kazunobu Kojima, Shigefusa F. Chichibu, and Takayuki Nakano
    • 学会等名
      The International Workshop on Nitride Semiconductors 2018 (IWN 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of thick BGaN neutron detection diodes2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Maruyama, Yuri Takahashi, Natsuki yamada, Kazushi Ebara, Hisaya Nakagawa, Shigeyoshi Usami, Yoshio Honda, Hiroshi Amano, Kazunobu Kojima, Shigefusa F. Chichibu, Yoku Inoue, Toru Aoki, and Takayuki Nakano
    • 学会等名
      The International Workshop on Nitride Semiconductors 2018 (IWN 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation detection characteristics of BGaN semiconductor detectors2018

    • 著者名/発表者名
      N. Yamada, K. Mochizuki, T. Maruyama, K. Ebara, Y. Takahashi, H. Nakagawa, S. Usami, Y. Honda, H. Amano, K. Kojima, S. F. Chichibu, Y. Inoue, T. Aoki, T. Nakano
    • 学会等名
      2018 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, and Workshop on Room-Temperature Semiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors (NSS/MIC/RTSD)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of cubic phase formation in wurtzite type BGaN by MOVPE2018

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Ebara, Ken Mochizuki, Yoku Inoue, Toru Aoki, Kazunobu Kojima, Shigefusa F. Chichibu and Takayuki Nakano
    • 学会等名
      19th International Conference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPE-XIX)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of BGaN solid state detector for neutron imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki NAKANO, Ken MOCHIZUKI, Takayuki MARUYAMA, Natsuki YAMADA, Hisaya NAKAGAWA, Shigeyoshi USAMI, Yoshio HONDA, Hiroshi AMANO, Kazunobu KOJIMA, Shigefusa F. CHICHIBU, Yoku INOUE, Toru AOKI
    • 学会等名
      International Workshop on Position Sensitive Neutron Detectors (PSND 2018 WORKSHOP)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子イメージングセンサーに向けたBGaN半導体検出器の開発2018

    • 著者名/発表者名
      高橋 祐吏、丸山 貴之、山田 夏暉、江原 一司、太田 悠人、中川 央也、 宇佐美 茂佳、本田 善央、天野浩、小島 一信、 秩父 重英、井上 翼、青木 徹、中野 貴之
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] TMBを用いたBGaN結晶成長の脱離過程解析2018

    • 著者名/発表者名
      中野貴之、江原一司、望月健、井上翼、青木徹、小島信一、秩父重央
    • 学会等名
      第18回多元物質科学研究所研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BGaN-MOVPE法における脱離過程の解析2018

    • 著者名/発表者名
      江原 一司、望月 健、井上 翼、青木 徹、小島 一信、秩父 重英、中野 貴之
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE 法を用いた厚膜BGaN 結晶成長の検討および縦型中性子検出デバイスの作製2018

    • 著者名/発表者名
      丸山 貴之、高橋 祐吏、山田 夏暉、江原 一司、望月 健、中川 央也、宇佐美 茂佳、本田 善央、天野 浩、小島 一信、秩父 重英、 井上 翼、青木 徹、中野 貴之
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BGaN半導体検出器の厚膜化および放射線検出特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      高橋 祐吏、丸山 貴之、山田 夏暉、江原 一司、望月 健、中川 央也、宇佐美 茂佳、本田 善央、天野 浩、小島 一信、秩父 重英、井上 翼、青木 徹、中野 貴之
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BGaN半導体検出器の基礎電気特性及び放射線検出2018

    • 著者名/発表者名
      山田 夏暉、丸山 貴之、中川 央也、井上 翼、青木 徹、中野 貴之
    • 学会等名
      日本原子力学会 2018秋の大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE法による中性子半導体検出器に向けたBGNA結晶成長技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      丸山貴之、山田夏暉、江原一司、中川央也、井上翼、青木徹、中野貴之
    • 学会等名
      次世代放射シンポジウム(放射線夏の学校)2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BGaN半導体検出器における放射線検出特性の膜厚依存性評価2018

    • 著者名/発表者名
      山田夏暉、丸山貴之、中川央也、井上翼、青木徹、中野貴之
    • 学会等名
      次世代放射シンポジウム(放射線夏の学校)2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE 法を用いた厚膜 BGaN 成長および縦型中性子検出デバイスの作製2018

    • 著者名/発表者名
      高橋祐吏、丸山貴之、山田夏暉、江原一司、望月健、中川央也、宇佐美茂佳、本田善央、天野浩、小島一信、秩父重英、井上翼、青木徹、中野貴之
    • 学会等名
      第10回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE法を用いて作製したBGaN結晶相の評価2018

    • 著者名/発表者名
      江原一司、望月健、井上翼、青木徹、小島一信、秩父重英、中野貴之
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 厚膜BGaN中性子半導体検出器の作製と放射線検出特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      丸山貴之、望月健、中川央也、宇佐美茂佳、本田善央、天野浩、小島一信、秩父重英、井上翼、青木徹、中野貴之
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BGaN縦型ダイオードの作製と放射線検出特性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      望月健、中村匠、有川卓弥、宇佐美茂佳、久志本真希、本田善央、天野浩、小島一信、秩父重英、三村秀典、井上翼、青木徹、中野貴之
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] GaNダイオードを用いた各照射条件下におけるα線検出特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      中野貴之、有川卓弥、中川央也、宇佐美茂佳、久志本真希、本田喜央、天野浩、Schütt Sebastian、Vogt Adrian、Fiederle Michael、三村秀典、井上翼、青木徹
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study of Boron metal organic sources for BGaN growth using MOVPE2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, K. Mochizuki, T. Nakamura, T. Aoki, Y. Inoue, K. Kojima, S. F. Chichibu
    • 学会等名
      International Workshop on UV Materials and Devices 2017 (IWUMD-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of vertical type BGaN neutron detection diodes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, K. Mochizuki, T. Arikawa, H. Nakagawa, S. Usami, Y. Honda, H. Amano, K. Kojima, S. F. Chichibu, H. Mimura, Y. Inoue, T. Aoki
    • 学会等名
      2017 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, and Workshop on Room-Temperature Semiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors (NSS/MIC/RTSD)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] alpha-particle detection characteristics of BGaN diode detector for neutron detection2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nakagawa, K. Mochizuki, T. Arikawa, T. Terao, A. Koike, T. Nakano, and T. Aoki
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Global Research and Education (Inter-Academia 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and evaluation of vertical type BGaN diodes by MOVPE using trimethylboron2017

    • 著者名/発表者名
      K. Mochizuki, T. Nakamura, T. Arikawa, Y. Inoue, S. Usami, M. Kushimoto, Y. Honda, H. Amano, K. Kojima, S. F. Chichibu, H. Mimura, T. Aoki, and T. Nakano
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-12)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] III族窒化物半導体放射線検出器に向けた結晶成長技術の開発と諸特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      中野貴之
    • 学会等名
      第66回CVD研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] TMBを用いた高品質BGaN結晶成長技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野貴之、望月健、江原一司、井上翼、青木徹、小島一信、秩父重英
    • 学会等名
      第17回多元物質科学研究所研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BGaN半導体結晶を用いた熱中性子半導体検出器の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野貴之、井上翼、青木徹
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MOVPE法を用いたBGaN厚膜成長における結晶性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      丸山貴之、望月健、井上翼、中野貴之
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE法を用いたBGaN結晶成長の基板依存性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      江原一司、望月健、井上翼、中野貴之
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 放射線検出器に向けたNa-flux法GaN育成方法の検討と電気特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      矢野雄大、中川央也、井上翼、青木徹、今西正幸、今出完、森勇介、中野貴之
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BGaN半導体材料を用いた新規熱中性子検出器の提案と開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野貴之、望月健、宇佐美茂佳、本田善央、天野浩、小島一信、秩父重英、三村秀典、井上翼、青木徹
    • 学会等名
      日本原子力学会2017年秋の大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BGaN-MOVPE法におけるB有機金属原料の検討2017

    • 著者名/発表者名
      望月健, 中村匠, 青木徹, 井上翼, 小島一信, 秩父重英, 中野貴之
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] GaN放射線検出器に向けたNa-flux法バルク育成方法の検討と電気特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      矢野雄大, 中川央也, 今西正幸, 今出完 , 森勇介, 井上翼, 青木徹,中野貴之
    • 学会等名
      次世代放射線シンポジウム2017(第29回放射線夏の学校)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of pin-GaN diodes radiation detection for alpha-ray2016

    • 著者名/発表者名
      T. Arikawa, K. Mochizuki, M. Sugiura, H. Nakagawa, S. Usami, M. Kushimoto, Y. Honda, H. Amano, S. Schütt, A. Vogt, M. Fiederle, H. Mimura, Y. Inoue, T. Aoki, T. Nakano
    • 学会等名
      2016 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, and Workshop on Room-Temperature Semiconductor X-Ray and Gamma-Ray Detectors (NSS/MIC/RTSD)
    • 発表場所
      Strasbourg Convention Center, (Strasbourg, France)
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] III族窒化物放射線検出器に向けたGaN半導体α線検出特性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      中川央也, 有川卓弥, 望月健, 宇佐美茂佳, 久志本真希, 本田善央, 天野浩, 三村秀典, 井上翼, 中野貴之, 青木徹
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、(新潟県、新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study on the range of alpha particles in GaN diodes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakano, T. Arikawa, K. Mochizuki, M. Sugiura, H. Nakagawa, S. Usami, M. Kushimoto, Y. Honda, H. Amano, S. Schütt, A. Vogt, M. Fiederle, H. Mimura, Y. Inoue, T. Aoki
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE18)
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center, (Nagoya, Japan)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal and development of novel neutron semiconductor detector using BGaN2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Nakano
    • 学会等名
      The international workshop on UV materials and devices (IWUMD-2016)
    • 発表場所
      Peking University, (Beijing, China)
    • 年月日
      2016-07-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 静岡大学工学部電子物質科学科中野研究室HP

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/nakano/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 静岡大学中野研ホームページ

    • URL

      http://nakanolab.eng.shizuoka.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 静岡大学中野研ホームページ

    • URL

      http://nakanolab.eng.shizuoka.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 中性子半導体検出構造、中性子半導体検出器、及び中性子半導体検出構造の製造方法2017

    • 発明者名
      中野貴之、秩父重英、小島一信
    • 権利者名
      中野貴之、秩父重英、小島一信
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-068686
    • 出願年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 中性子半導体検出器2017

    • 発明者名
      中野貴之、青木徹、井上翼、小池昭史
    • 権利者名
      中野貴之、青木徹、井上翼、小池昭史
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-037321
    • 出願年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi