| 研究課題/領域番号 |
22K18717
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
山中 隆志 九州大学, 基幹教育院, 助教 (90632357)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ペロブスカイト半導体 / メチルアンモニウム臭化鉛 / 放射線 / ベータ線 / X線 / ガンマ線 / アルファ線 / 逆温度結晶化法 / 臭化メチルアンモニウム / 臭化鉛(II) / 移動度・寿命 / セシウム臭化鉛 / ガンマ線検出器 / 粒子検出器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シリコンなどを用いた既存の半導体検出器は高い検出性能を持つ反面、大型化の難しさや高額な製作コストなど実用面で多くの制限がある。高い光電変換効率により太陽光発電の分野で新たに研究が進んでいるメチルアンモニウム臭化鉛に代表されるペロブスカイト半導体材料は単結晶として生成できる他、薄膜状に生成することもでき、低コストで大面積化することが可能となりつつあり、また、原子番号が大きな元素を含むことから、薄膜状にしてもガンマ線などの高エネルギーの粒子線に対して大きな吸収断面積を持つ。本研究ではペロブスカイト半導体を用いた検出器を種々の形状で作成し、実用的な検出器としての性能を検証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究は太陽光発電などの分野で現在、注目度が増しているペロブスカイト半導体が放射線検出器としても応用可能なことに着目し、素粒子・原子核実験などの分野における半導体検出器の応用の幅を広げることを目的として開始した。実験室でも簡易に生成可能なメチルアンモニウム臭化鉛を用いた検出素子を製作し、その半導体としての性能を評価し、ガンマ線、ベータ線、アルファ線の検出に臨んだ。現行のメチルアンモニウム臭化鉛結晶ではこれらの放射線1粒子を有意に検出するのは困難という結果になったが、高強度のX線に対しての感度は確認され、現行の品質の結晶においても応用可能な領域もあることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では太陽光発電などの分野で低コストかつ高い光電変換効率で注目されているペロブスカイト半導体を、その特徴を生かして放射線検出器として応用することを目指して実施した。ペロブスカイト半導体の１種であるメチルアンモニウム臭化鉛の単結晶を溶液から成長させて生成し、それを用いた放射線検出器を製作、性能評価を行った。ガンマ線、ベータ線、アルファ線といった代表的な放射線を1粒子単位で検出するのは困難という結果になった一方、高強度のX線に対する感度が示された。この結果は本手法により製作した放射線検出器の限界を示すとともに、このように簡易、安価な方法でも半導体放射線検出器が製作可能なことを示すものである。
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