2019 年度研究成果報告書

ダイヤモンドアバランシェダイオード実現に向けた衝突電離機構の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	17K14914
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	原子力学
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	嶋岡毅紘国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 外来研究員 (80650241)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	衝突電離機構 / ダイオード / リーク電流 / ベータボルタ電池 / 原子力電池
研究成果の概要	本研究ではダイヤモンドの衝突電離機構を明らかにすることを目指した。疑似縦型ダイヤモンドpinダイオードを作製し、電子ビーム照射下の電流―電圧特性から電荷増幅の指標である衝突イオン化係数の導出を試みた。電界強度～2MV/cmまでの電流―電圧特性評価を行ったものの、明瞭な電荷増幅は観測できなかった。派生テーマとして、作製したダイヤモンドpinダイオードの大きな内臓電位(~4.5V)に着目し、外部電圧なしで動作する放射線センサや変換効率の高い原子力電池などへ応用できることを見出した。
自由記述の分野	原子力学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本課題実施期間中に、当初目標としていた衝突イオン化係数の導出は達成できなかったものの、ダイヤモンドpn接合の内臓電位に着目した結果、高変換効率を有する原子力電池や外部からの印加電圧なしに動作する放射線センサなど、ダイヤモンドダイオードの新しい応用に関する知見が得られた。これらの成果は過酷環境で動作する耐環境性に優れるダイヤモンドセンサや、宇宙環境などの長期間電源の交換できないリモート環境で使用可能な電池などの実現に寄与するものである。