高エネルギー放射線集積化画像検出器の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555101
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 畑中 義式 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (60006278)
• 研究分担者: 山下 貴司 浜松ホトニクス(株), 中央研究所, 室長(研究職) ; 青木 徹 静岡大学, 電子工学研究所, 助手 (10283350) ; 中西 洋一郎 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00022137) ; 山田 義和 東成エレクトロビーム, R&D研究部, 部長(研究職) ; 富田 康弘 浜松ホトニクス(株), 電子管事業部, 研究員
• キーワード: 固体X線画像検出器 / 高エネルギー放射線 / イメージングデバイス / CdTeダイオード / レーザードーピング / MOCVD / 高エネルギー分解能 / 室温動作

研究概要

CdTe単結晶を用いた固体化ガンマ線検出器の開発研究がなされ、この技術により得られた検出器の性能は室温動作で世界最高の値が得られている。この基盤技術には我々が研究開発したリモートプラズマ励起MOCVD法による低基板温度(150℃)でのエピタキシャル成長技術、エキシマレーザードーピング法による選択ドーピングによるpin CdTeダイオード集積化技術が組み合わされている。エキシマレーザー照射することにより局部的ドーピングとアブレーションによる素子分離技術を利用した集積化技術の研究を行った。レーザードーピング法というのは、半導体表面に不純物となる化合物を極薄く(200Å)蒸着し、後、エキシマレーザーを照射する。このとき、雰囲気を5〜10気圧の高圧窒素又はアルゴン中で行うとアブレーションが起こらないで、瞬間的に高温に加熱され、不純物の固体中拡散が起こり高濃度のドーピングが出来る。反対に、超高真空の雰囲気でエキシマレーザー照射をするとアブレーションが顕著に起こり、パターンマスクを用いてこのアブレーションを起こさせることにより、素子分離の集積化プロセスを構成することが出来る。上記の技術を複合的に組み合わせて、放射線検出器を作製しその性能を評価した。室温動作で、128素子のピクセル化検出素子の作製に成功し、アイソトープCo-57からの放射線、122KeVのエネルギー分解能で、半値幅2.2KeVの世界で最高のものを実現できた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hatanaka et al.: "Low temperature processing heavily doping by epitaxial growth and laser an nealing for the fabrication of CdTe gamma ray detector"Proc. of SPIE. 4141. 28-33 (2001)
• [文献書誌] M. Niraula et al.: "Low-temperature growth and n-type doping of CdTe by the remote plasma assisted metal organic chemical vapor deposition"MRS Symp. Proc.. 487. 45-49 (2001)
• [文献書誌] D. Noda et al.: "Epitaxial growth of CdSeTe films by Remote Plasma Enhanced Metal Organic Chemical Vapor Deposition method"Vacuum. 59. 45-49 (2001)
• [文献書誌] M. Niraula et al.: "Fabrication of CdTe strip detectors for imaging applications"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 458. 339-343 (2001)
• [文献書誌] M. Niraula et al.: "High Resolution CdTe nuclear radiation detectors in a new m-pai-n design"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 458. 478-483 (2001)
• [文献書誌] Y.Hatanaka et al.: "Excimer Laser doping techniques for II-VI semiconductors"Applied Surface Science. 175-176. 462-467 (2001)
• [文献書誌] M. Niraula et al.: "Shalloe Junction Formation on p-like CdTe Crystals by Indium Diffusion Using Excimer Laser Annealing"J. Electronic Materials. 30. 911-916 (2001)
• [文献書誌] M. Niraula et al.: "A new fabrication technique of CdTe strip detectors for gamma-ray imaging and spectroscopy"Phys. Stat. Sol. (b). 229. 1103-1107 (2002)
• [文献書誌] T. Aoki et al.: "ZnO film deposition by plasma enhanced CVD using zinc-acetylacetonate"Electrochemical Society Proc.. 2001-13. 421-428 (2001)
• [文献書誌] A.M.Wrobel et al.: "Remote microwave plasma chemical vapor deposition of thin Si:N:C films from a single-source precursor"J. Wide Bandgap Materials. 8. 3-15 (2001)
• [文献書誌] G.Shimaoka et al.: "Structure and optical properties of (001) GaAs surfaces nitrided in plasma-assisted NH3 gas"Applied Surface Science. 175-176. 36-44 (2001)
• [文献書誌] D.Korzec et al.: "Radio frequency hollow cathode jet : optical emission study"Surface and Coatings Technology. 142-144. 21-27 (2001)
• [文献書誌] 野田大二他: "CdZnTe系化合物半導体を用いた放射線検出器ようダイオードの製作"静岡大学電子工学研究所報告. 35. 73-80 (2001)