| 研究課題/領域番号 |
19H04394
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
中野 貴之 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (00435827)
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| 研究分担者 |
青木 徹 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (10283350)
井上 翼 静岡大学, 工学部, 教授 (90324334)
本田 善央 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60362274)
小島 一信 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30534250)
嶋 紘平 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40805173)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | 中性子検出 / 半導体検出器 / イメージングセンサー / BGaN / III族窒化物半導体 / 結晶成長 / 中性子検出器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
中性子イメージング技術は、新しい非破壊内部イメージング技術として期待されている。高解像度イメージングに期待される中性子半導体検出器は中性子捕獲元素を含む必要があるため、半導体材料の合成が困難であり実用化に至っていない。我々は、大きな中性子捕獲断面積を持つB原子に着目し、B原子を含んだIII族窒化物半導体であるBGaNを中性子検出半導体として提案している。本研究では、BGaN中性子イメージングセンサー実現に向けて、「BGaN結晶成長技術の開発」、「デバイスプロセス開発」、「信号処理技術の開発」を実施する。これらの要素技術開発により、中性子イメージングセンサーの実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
近年、中性子の利用拡大により、中性子イメージング技術に向けた新たな検出器の開発が期待されている。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提案している。デバイスの実用化に向けて中性子捕獲反応の検出エネルギーの膜厚依存性を計算し、エネルギー弁別に必要な膜厚が5um以上であることを確認した。5um以上の高品質な厚膜結晶成長を実現するために、気相反応の抑制や成長温度の最適化およびに歪の制御により5um以上の厚膜結晶成長を達成し、最大21umの結晶成長の実現に至った。作製した厚膜BGaN結晶を用いて放射線検出用器の作製を実現し、厚膜化による中性子捕獲信号検出の高効率化を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の中性子検出では、中性子が電荷を持たないことから中性子と捕獲元素の壊変反応による荷電粒子を別の検出器で間接的に検出する手法が用いられている。今回開発しているBGaN検出器は有感層となる空乏層内で中性子捕獲から信号検出までの全工程を実施するため、疑似直接的な検出が可能であり、空間分解能の向上およびγ線とのエネルギー弁別が可能である。本研究成果では、これまで提案と基礎検証であったものが厚膜化の影響による検出効率の改善や、デバイスサイズによる各特性の変化など、今後の特性改善に向けた大きな指針を得ており、結晶成長技術の開発により高解像度中性子イメージングの実用化が期待される結果を得た。
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