半導体光検出器PPD/SiPMの紫外線応答の研究

• 研究課題/領域番号: 16K05389
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 中村 勇 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (70391703)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 光検出器 / 未完 / 技術不足 / 真空紫外 / 半導体光検出器 / 紫外線応答 / 紫外線 / 時間応答

研究成果の概要

紫外線は半導体(シリコン)の極表面の電場が弱い領域で吸収、キャリアを生成するため、電場により増幅領域まで運べず、その検出は、キャリアの拡散によるものだとされているが、実験的には確かめられていない。
本研究では、アルゴンが発生する紫外光に対する応答の時間構造を調べる事により、拡散による伝播か電場による運動かを区別し、紫外線応答のメカニズムを解明することを目的とした。
当初は液体アルゴンを用いることを考えていたが、取り扱いが難しいので、気体アルゴンを使うことに予定変更し、測定を試みたが、実験的に難しく、有意義なデータを取得することができなかった。手法としては間違っていないので、継続したい。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は最近一般的になってきた半導体光検出器PPD/SiPMが紫外線に対してどのような機構で応答しているのかを明らかにするものです。
半導体光検出器を構成するシリコンの紫外線に対する吸収長は非常に短く(ナノメートルレベル)、紫外線に感度のある半導体光検出器は難しいと思われていました。
この研究により、検出器の極表面に近い場所で生成されたキャリアが、増幅領域まで伝播する機構を解明できれば、より高い紫外線対する感度を持つ半導体光検出器が開発できるようになると思われました。