| 研究概要 |
有機金属気相成長法によりSi基板上に直接成長したCdTe層を用いた,p-CdTe厚膜層/n-CdTeバッファ層/n^+-Si構造のヘテロ接合型ダイオードX線検出器について,検出性能およびエネルギー分解能の向上を目的として検討を行った。
検出感度向上にはp-CdTe層を100μm以上に厚膜化しX線吸収効率を増加すると共に,動作時にはこの層全体に電界を印加し,X線により発生したキャリアの取り出し効率を向上する必要がある。実用的バイアス電圧のもとでその条件を満足するためには,p-CdTe層中のイオン化不純物密度(N_A-N_D)を極力低減する必要がある。ここではp-CdTe層成長時にn型不純物であるヨウ素の添加を行い,その際に生じる自己補償効果を利用したN_A-N_Dの低減について詳細に検討を行った。その結果,N_A-N_Dを10^<13>cm^<-3>以下に低減できるヨウ素添加条件を見いだし,目的検出器の実現につながる大きな成果を得た。また本検討によりこれまで未解明であったCdTeの自己補償による高抵抗化メカニズムの詳細が明らかになりつつある。
また,検出器暗電流を低減しS/Nを向上するためには,n型CdTeバッファ層の電子密度を高くする必要がある。これまでSi基板上のCdTe層の電子密度制御に関する詳細な検討は未実施であったが,Si基板上でも再現性よく10^<16>cm^<-3>以上の電子密度を有するn型CdTe層が得られる条件を見いだした。
さらに上記の検討をふまえて試作した検出器では,まだ常温における検出特性には改善の余地があるものの,-30℃程度に冷却した場合には既に実用化されているCdeバルク結晶による検出器と比較して遜色のない良好なエネルギー分解能が得られることが確認できた。
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