• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2008 年度 実績報告書

ワイドギャップ窒化物半導体による放射線耐性に優れた検出器の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 19540254
研究機関岩手大学

研究代表者

成田 晋也  岩手大学, 工学部, 准教授 (80322965)

キーワード窒化物半導体 / ショットキーダイオード / 放射線検出器 / 放射線耐性
研究概要

本研究では、放射線損傷に対して高い耐性を持つと考えられているワイドギャップ窒化物半導体を用いて、素粒子実験分野での実用を見据えた次世代粒子検出器の開発を行った。ここでは、前年度から継続して開発を続けてきたGaN検出器に対しそ、基板品質の評価を含め、特性を詳細に検証した。その中で、本研究で使用したGaN基板の不純物濃度が10^<17>-10^<18>程度と見積もられたことより、放射線に対する感度向上のためには、基板の厚膜化とともに高抵抗化が今後の課題であることがわかった。
一方、今年度は他のIII族窒化物半導体について、検出器材料としての可能性を検証した。ここでは、AlGaN(厚さ0.5μm)およびInGaN(厚さ0.08μm)基板による素子を作製し、各種特性を評価した。AlGaNはGaNに比ベバンドギャップがさらに大きく、またInGaNは平均原子番号が大きいことから、温度特性や放射線に対する感度において、特徴的な性質を示すことが期待される。本研究で用いたAlGaNおよびInGaN基板については、膜厚が充分でなかったため、作製した素子の評価は基本特性(電気特性・光学特性)にとどまった。その結果、逆バイアス耐圧が5V程度で暗電流が数μA/cm^2であることがわかった。
放射線耐性の検証では、GaN、AlGaN素子にエネルギー70MeVの陽子線を入射し、暗電流値の変化から性能劣化を評価した。その結果、10^<15>/cm^2程度の照射量に対して、GaN素子で暗電流の増加が10〜100倍程度で、実用素子として極端な性能劣化をもたらす大きさではなかった。またAIGaN素子では有意な暗電流の増加は観られなかった。これらの結果は窒化物半導体の放射線損傷耐性の高さを裏付けるものであった。
本研究成果から、III族窒化物半導体による放射線検出器開発の可能性が実証され、実用化へ向けた今後の研究開発の方向性が示された。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2008

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Test of Radiation Hardness for GaN Diode2008

    • 著者名/発表者名
      S. Narita, et.al.
    • 雑誌名

      CYRIC ANNUAL REPORT

      ページ: 14-17

  • [学会発表] Performance of GaN Ionizing Detector and Its Radiation Hardness2008

    • 著者名/発表者名
      S. Narita, et.al.
    • 学会等名
      16th International Workshop on Room Temperature Semiconductor X-and Gamma-Ray Detectors
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2008-10-23
  • [学会発表] III族窒化物半導体素子の特性測定と放射線耐性評価2008

    • 著者名/発表者名
      千葉祐宜、成田晋也、一瀬大介、山田弘、人羅俊美、山口栄一、酒見康寛、伊藤正俊、吉田英智、笠木次郎太
    • 学会等名
      平成20年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-08-21
  • [産業財産権] 窒化ガリウム系半導体材料を用いた荷電粒子検出器2008

    • 発明者名
      成田晋也、山口栄一、人羅俊実
    • 権利者名
      岩手大学、同志社大学、ALGAN
    • 産業財産権番号
      特願2008-231794
    • 出願年月日
      2008-09-10

URL: 

公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi