Redox-type solid-state ionization chambers and their application to zero-biased wireless radiation sensors

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01480
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: Toshihiro Nakaoka 上智大学, 理工学部, 教授 (20345143)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 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

Outline of Final Research Achievements

We proposed a new real-time radiation sensor based on a new operating principle, which can operate at high doses, is compact, and can be wirelessly operated. We have measured the reversible resistance change of about 4% in real time at a high dose of 2 kGy/h.
We proposed a model of the operation mechanism, on the basis of the results of complex impedance measurement, TOF-SIMS, TEM, electron diffraction measurements.
A prototype of an active wireless sensor with a transmission range of 3.5 m was fabricated, and its operation was demonstrated.

Free Research Field

半導体デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

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。