系外黄道光観測に向けた赤外線検出器技術の開発

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16077205
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 村上 浩 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部赤外・サブミリ波天文学研究系, 教授 (40135299)
• 研究分担者: 方坐 宏一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部赤外・サブミリ波天文学研究系, 助教授 (70242097) ; 和田 武彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部赤外・サブミリ波天文学研究系, 助手 (50312202) ; 松浦 周二 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部赤外・サブミリ波天文学研究系, 助手 (10321572) ; 金田 英宏 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部赤外・サブミリ波天文学研究系, 助手 (30301724) ; 渡部 豊喜 名古屋大学, 大学院理学研究科, 技術専門職員 (20402422)
• キーワード: 赤外線天文学 / 惑星起源・進化 / テラヘルツ / 赤外材料・素子 / MBE / エビタキシャル / 電子デバイス・機器

研究概要

本年度は検出器開発を中心に以下の実績をあげている。
1 GaAs半導体による検出器
ガリウムヒ素結晶の高純度化に成功し、不純物濃度が1ccあたり10の13乗個のものができるようになった。ここまで不純物濃度を減らした上で、光感度を稼ぐためにテルルあるいはセレンを1ccあたり10の14乗個までドープした結晶を成長させ、検出器として動作する結晶を試作し、波長100〜300ミクロンでの光感度を測定した。この検出器の多素子化にむけては、モノリシック構造ではなく、個別素子をキャビティに埋め込み、そのキャビティを多数並べるという構造のほうが観測装置として使う場合に光学系とのマッチがよくなるという結論になり、キャビティ構造の設計とその波動光学的な特性を計算した。今後は、キャビティのアレイを試作し、多素子検出器として組み上げて行く予定である。
2 Ge半導体による検出器
波長50〜100ミクロンでの検出器とするべく、Ge結晶を試作し、極低温での評価試験をおこない、従来からあったゲルマニウム検出器と同程度の性能を得られることを確認した。この結晶をもとに、BIB構造を作成するためのMBEによる結晶成長を行った。最初の結晶成長では元の結晶の面が不適当であったことがわかり、Ge結晶から100面方向に切り出したターゲットを製作しなおした。今後は、このターゲットを用いたMBE結晶成長を進め、BIB構造を実現することを目指す。
3 上記二つの検出器からの信号読み出しのために極低温で動作するFETアレイ、マルチプレクサの製作を行った。
4 Si:Sb検出器
波長20〜40ミクロン帯でのSi:Sb検出器のために、128x128素子用の極低温読みだし回路を製作した。また、この検出器を駆動するための常温エレクトロニクスの開発を行った。今後はSi : SbのBIB検出器を製作し、波長40ミクロン帯のカメラを開発する。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of Low-dose Radiation Effects in Ge:Ga far-infrared photoconductors for ASTRO-F (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Kaneda, M.Akazaki, T.Nakagawa
  • 雑誌名: Infrared Physics & Technology 48 ページ: 22-31