| 研究課題/領域番号 |
26630480
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
大野 雅史 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90391896)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 中性子計測 / 固体ホウ素コンバータ |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、中性子コンバータを搭載した超伝導転移端センサ検出素子の作成プロセスを確立した。本研究開始当初は、蒸着にて10B4Cを積膜することを検討していたが、使用予定であった蒸着装置の真空排気系に不具合が生じており、本年度はこの蒸着プロセスについては実施できなかったが、その替わりとして、バルクの10B4Cを少量入手できたので、この10B4Cの小塊を超伝導温度薄膜センサ上に搭載・固定する手法を開拓した。
まず、窒化シリコン膜付き両面研磨Siウエハ基盤を300℃に加熱し、スパッタリングにてイリジウム/金を(イリジウム層:100nm厚、金層:10nm厚)積膜した。これをフォトリソグラフィー及びリアクティブイオンエッチニングを用いて250μm角にパターンニングし、TESの心臓部である超伝導薄膜温度センサを作成した。次にニオブ電極をスパッタリングを用いて作成した後、イリジウム/金薄膜上に中性子コンバータ（吸収体）を搭載するための土台となる金バンプポストを作成した。そして、基盤裏面からヒドラジンを用い検出部下のSiを除去して、センサーが熱的に外部の系と弱く結合させるための窒化シリコンメンブレン構造を完成させた。最後にこの検出素子のイリジウム/金薄膜上の金パンプポスト上に10B4Cの小塊を搭載し、エポキシで固定して、試作検出素子を完成させた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
10B4Cの中性子コンバータを搭載した超伝導転移端センサの作成プロセスを確立することができ、本年度予定していた最も重要な研究開発項目について達成できたものと考える。本手法は、当初想定した蒸着により10B4Cの積層膜を得る手法とは異なるが、バルクの固体を用いるため、容易にコンバータ層を厚くすることができるため、中性子変換（吸収）効率に優れており、高い検出特性が期待される。ただし、現時点では、10B4Cのバルクの形状整形を行う手法については開発していないので、ピクセルアレイ化において、各ピクセルの検出特性をアレイ内で揃える（画一化）ことは困難である。10B4Cは、非常に高価な物質であり、試行的に形状整形のテストを何度も試みることは困難であるが、物理的に不可能な事ではないので、今後の作成プロセス実施において、10B4Cバルク試料のロスの無い取り扱いを心掛けつつ、各ピクセルに搭載する中性子コンバータの形を揃える手法についても暫時検討を進める。
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| 今後の研究の推進方策 |
試作した検出素子の超伝導転移特性を評価すると共に、SQUIDアレイを用いた動作回路に組み込み、実際に検出素子の動作実証を進める。また、検出素子のアレイ化に向けた素子設計に取り掛かり、10B4Cバルク製中性子コンバータの整形術を確立し、ピクセルアレイ上に同じ形状・大きさの中性子コンバータを搭載するアレイ素子作製プロセスの確立を図る。さらに、中性子源を用いた試作素子の中性子検出特性評価も進める予定である。
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