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本研究は、単電子トランジスタ(SET)と単電子ポンプ(SEP)を組み合わせ、放射線誘起電子を一つ一つコントロールし直接数を計測するといった、新しい単電子操作計測原理に基づく放射線検出手法の確立を最終目標としている。SEPにより放射線誘起電子を検出器からアクティブにくみ出し(単電子操作)、電荷に非常に敏感なSETによりその数を計数(単電子計測)するというシステムである。しかしながら、これら単電子デバイスは主に可視光子を扱う分野で進歩してきており、放射線検出分野ではではnsec以下の時間スケールで多数の電子ホール対が生成するため、ダイナミックレンジ・応答時間等の問題がありそのまま適用するのは難しく、新しい放射線計測の原理とそれに適した単電子素子の開発が必要になる。そこで、単電子素子を特化し一体化した放射線検出器の開発を通じ、前述の単電子操作計測原理の確立を最終目的として、必要となる要素技術の開発を主目的として研究を行った。
第一に、単電子ポンプを用いた検出器の一例として単一赤外光子検出器の設計をおこない、十分に動作可能であることを示し、またそれにポンプを適用するために必要な条件を明らかにした。第二に、これらを作製する上で重要な要素技術であると考えているAFM陽極酸化法を用いた単電子素子作製に関する基礎検討を行い、電子ビームリソグラフィ及びAFM陽極酸化により作製可能であることを示したが、陽極酸化プロセスでの再現率が低く、この点を解決することにより作製可能であることを明らかにした。
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