研究課題
近年、様々な分野での放射線を用いたイメージング技術が用いられており、新しい放射線源として中性子の利用に対する期待が高まっている。本研究においては中性子イメージングセンサーの実現に向けて、III族窒化物半導体を用いた中性子検出の検討を行っている。GaNにBNを混晶させたBGaN半導体を作製することで空乏層中においてB原子により中性子を捕獲・α線を生成し、生成されたα線によりBGaN層を励起することで中性子検出を行う機構を提案および検討している。昨年度までの検討により、BGaNショットキーダイオードの作製を実現し、中性子検出の実現に至っており、提案している原理について実証するに至っている。更にデバイス実現に向けた開発として、高品質BGaN薄膜の作製に向けたBGaN結晶成長メカニズムの解明と、III族窒化物半導体材料の放射線検出特性の詳細評価を実施した。結晶成長においては、ステップ幅などを変化させた成長実験においてステップが大きい場合にBNモル分率および表面平坦性が向上することが確認できた。これは、表面拡散を行っているB原子がステップ端で取り込まれる確率が低く、他の拡散原子と反応しテラス上で核形成を行っていることが原因であると考えている。つまり、BGaN成長においてはテラス上での核形成を抑制し、ステップ端での取り込みを促進するような成長が重要であることがわかった。更に、GaNダイオードを用いた放射線検出特性評価を行い、BGaNの母材となるGaNがγ線や中性子線には感度が低くα線に対して高い感度を持っていることを明らかにした。GaNの放射線検出時における移動度寿命積は10-5 V/cm2程度のオーダーであることも確認した。これらの結果よりBGaN中性子半導体検出器に向けたIII族窒化物半導体の結晶成長と放射線検出特性についての理解を深め、実現に向けた一助となる結果を得た。
27年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2016 2015 その他
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
Japanese Journal of Applied Physics
巻: 55 ページ: 05FD05-1-5
10.7567/JJAP.55.05FD05
巻: 55 ページ: 05FJ02-1-3
10.7567/JJAP.55.05FJ02
http://nakanolab.eng.shizuoka.ac.jp/index.html
