レドックス型固体電離箱の探求と無給電ワイヤレス放射線センサーへの応用

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01480
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 上智大学
• 研究代表者: 中岡 俊裕 上智大学, 理工学部, 教授 (20345143)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 放射線センサ / 異常拡散 / 電気化学反応 / カルコゲナイド / 抵抗変化

研究成果の概要

高線量でも動作しコンパクトかつワイヤレス化も可能な，新しい動作原理に基づく放射線センサーを提案，原理動作を目指し，Agカルコゲナイドにおいて，γ線によるAg拡散に起因する可逆な抵抗変化と不可逆な抵抗変化の双方を観測した。2 kGy/hの高線量下において4％程度の可逆な抵抗変化をリアルタイム測定し，センシング可能であることを実証した。複素インピーダンス測定とTOFSIMS,TEM観察，電子線回折を駆使した分析結果をふまえ，動作メカニズムのモデルを提案した。
送受信距離3.5 mのアクティブタイプのワイヤレスセンサーを試作し，動作を実証した。

自由記述の分野

半導体デバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究における放射線検出はγ線照射時のAgの異常拡散による導電性領域形成に主に基づく。これまでは，γ線照射に対する不可逆な変化のみ注目されドシメータとして研究されてきたが，本研究ではGe-Sb-Te系アモルファス薄膜においてin-situなリアルタイム測定を行い，可逆な抵抗変化を初めて見出し，リアルタイムセンサとして動作することを実証した。
本素子は抵抗変化型であり無給電で動作する。バッテリーなどは不要であるので放射線耐性が高く，駆動時間の制限がなく，メンテナンスにも有利である。アクティブ型のワイヤレスセンシングを実証することでその有望性を示した。