リチウムドリフト法とイオン注入法を組み合わせた新型シリコン検出器の開発 -長期安定で厚肉な宇宙重粒子線検出器を目指して-

锂漂移法与离子注入法相结合的新型硅探测器的开发 - 瞄准长期稳定的厚宇宙重离子束探测器 -

基本信息

批准号：
09740218
负责人：
柏木利介
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740218/
关键词：
放射線検出器シリコン検出器リチウム・ドリフト法

项目摘要

周囲環境に弱い金蒸着電極を使用した従来のLiドリフト法による検出器に代わって、本研究ではSi表面にボロン(B)を高濃度にドープし、Liドリフト法と組み合わせることによってPN接合をSi内部に作り、厚肉でしかも表面安定なSi検出器(B-Si(Li)と呼ぶ)を製作することを目的としている。昨年度は、この製作方法が有効であることが立証できたが、漏れ電流増加が認められたので、今年度はこの問題に対して試作検討を行なった。用いた方法は、検出器の周囲にリング状に数本のP層を形成し、透き間をLiがドリフトされたN層として表面をPNPNという構造にしたことである。このPリング電極をガードリングとして使用したところ、3インチφで4mmtの検出器において数μAという体積漏れ電流と一致した良好な値が得られた。しかし、この方法ではガードリングと検出器中心の放射線に対して有感な部分に別々に電圧を印加しなければならず、実用上はリード線や抵抗が増えるなど不都合な場合が多い。この対処法としては製作したPリング電極と共に、最も外側の部分にNリング電極を付けた、PストップおよびNストップ法によって電流を減少させていく方法が有効だと考えられ、今後はこの方法を試してみる予定である。また、放射線医学総合研究所(HIMAC)で800MeV/nのエネルギーを持ったSi重粒子入射によるテストを行ない、B-Si(Li)検出器の全面を突き抜けさせた際に付与されたエネルギー損失として4.5%(FWHM)の幅が得られた。この結果はB-Si(Li)検出器によって作られた空乏層の厚さの精度を表しており、ストラグリングが3%程度あることも含めて、Bドープを行なった内部に厚さのむらの無い空乏層が形成されていることがわかった。

本研究旨在通过掺入具有高浓度的硼（B）的Si表面并将其与LI漂移方法相结合的SI表面并与其与Li Drift方法相结合，从而创建SI内部的PN连接，而不是使用金色沉积电极的常规LI漂移检测器，并创建了厚实的表面稳定的SI降低器（称为B-Si（li）（称为B-SI（li））。去年，我们能够证明这种制造方法是有效的，但是随着泄漏电流的增加，我们研究了今年的原型。所用的方法是在检测器周围形成几个P层，并形成表面为N层，LI在间隙中漂移，表面形成为PNPN。当使用该P环电极用作保护环时，获得了一个良好的值，该值与3英寸φ和4 mMT检测器中的几μA的体积泄漏电流一致。但是，此方法要求将电压分别应用于防护圈的一部分和对辐射敏感的检测器，这实际上是不便的，因为铅线和电阻会增加。作为解决方案，人们认为使用P-Stop和n-Stop方法减少电流的有效方法，其中N-环电极与制成的P-Ring电极连接到最外面的部分，我们计划将来尝试这种方法。此外，该测试是通过放射学研究所（HISAC）的SI重颗粒为800 MeV/N进行的，当B-SI（LI）检测器的整个表面渗透到整个表面时给出的能量损失，导致宽度为4.5％（FWHM）。该结果表明了B-SI（LI）检测器产生的耗竭层的厚度的准确性，发现在B掺杂内部形成厚度不均的耗竭层，包括挣扎环的厚度不足。