| 研究課題/領域番号 |
21K18635
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 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 |
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研究代表者 |
外川 学 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, 准教授 (50455359)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 半導体検出器 / 放射線耐性 / ワイドギャップ半導体 / 重イオンビーム / CIGS半導体 / 窒化物半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の最終目的は、新素材半導体を用いて、量子イメージング（可視化）に欠かせない半導体検出器（カメラ）の耐放射線能力を飛躍的に上げ、高放射線環境下での量子イメージングに革新を起こすことである。
本研究では、放射線に強いと期待される半導体を用いて検出器を製作し、その放射線耐性を調べる。新素材半導体として国内での素子開発が活発で、世界で初めての検出器開発となる CIGS、AlNの二種を候補とし評価を進める。
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| 研究成果の概要 |
放射線耐性を飛躍的に上げた半導体検出器の候補として、CIGSとGaNを用いた半導体検出器を開発した。両検出器とも400 MeV/nのXe粒子を照射し、単一のXe粒子を検出することに成功した。CIGS検出器はXeビームによる放射線損傷で出力が低下したが、熱アニールによる回復を確認し、放射線損傷に対する回復機能を持つ粒子検出器として製造可能であることを示した。2年目には、厚さ2μmのCIGS検出器にXeイオンを最大0.8MGyまで照射し、130℃の熱処理で出力がほぼ初期まで回復することを確認した。GaNについては、GaNストリップ検出器でXeイオンを検出することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の目的は、新素材半導体を用いて、量子イメージング（可視化）に欠かせない半導体検出器（カメラ）の耐放射線能力を飛躍的に上げ、高放射線環境下での量子イメージングに革新を起こすことである。これにより、素粒子標準理論を超える新物理探索のための次世代高強度加速器実験や、福島原発の格納容器周辺で10年以上動作するカメラの開発が可能となる。また、放射線損傷が大きい重粒子測定において、今まで識別できなかった特に重い粒子識別を可能にし、原子核実験の新たな地平を切り拓く。放射線医療における三次元スキャニング照射機器においては、照射精度の飛躍的向上と、早い応答により治療期間を劇的に短縮させる。
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