DT中性子計測への応用を目指した高品質単結晶ダイヤモンドの合成と特性評価

用于DT中子测量的高质量单晶金刚石的合成和表征

基本信息

批准号：
17044001
负责人：
金子純一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では二つのテーマについて研究を行った。一つ目のテーマである高品質単結晶ダイヤモンドの合成と評価では、超高純度原料をもちいた高圧高温合成単結晶ダイヤモンドの合成と評価を行い非ダイヤモンド原料を使った場合、結晶性に問題が生じる可能性があること、現状の技術ではHP/HT法によってエネルギースペクトロメータグレードの単結晶ダイヤモンドを造ることはペンディングとすべきであるものの、CVD単結晶合成用の基板としては極めて有望であることを明らかにした。また高品質CVD単結晶ダイヤモンドの合成と評価を行った結果、透明な大面積基板は歩留まりよく合成可能であるものの電気特性向上を狙った合成条件の探求が必要であることがわかった。二つ目のテーマである電荷捕獲準位同定手法の開発では試料に対する電荷捕獲をあらかじめ行ったうえで、光電流測定を行い、捕獲準位のエネルギー同定を行う測定方法確立の目処を立てた。紫外線とWランプからの単色光を用いた不純物準位の評価技術の開発を行い、超高純度HP/HTダイヤモンド及びCVDダイヤモンドの計測を行った。外気導入による冷却によって試料温度を0℃付近まで下げることで熱雑音を1桁減らし、数100fAの電流計測を可能にした。この方法は従来に無い極めて優れた方法であり、高品質ダイヤモンド合成のために完成を目指すべき手法といえる。

在这项研究中，我们研究了两个主题。第一个主题是高品质单晶金刚石的合成与评价，涉及采用超高纯原料的高压高温合成单晶金刚石的合成与评价，虽然生产能谱级单晶金刚石。 HP/HT 法制备晶体金刚石的技术尚待成熟，作为 CVD 单晶合成的基材非常有前景。此外，通过合成和评估高质量CVD单晶金刚石，我们发现虽然可以以良好的产率合成透明大面积基板，但有必要探索旨在提高电性能的合成条件。第二个主题是电荷俘获能级识别方法的开发，我们的目标是建立一种测量方法，其中预先对样品进行电荷俘获，进行光电流测量，并识别俘获能级的能量。。我们开发了一种利用紫外线和 W 灯单色光评估杂质水平的技术，并测量了超高纯度 HP/HT 钻石和 CVD 钻石。通过引入外部空气对样品进行冷却，样品的温度降至0℃左右，从而将热噪声降低了一个数量级，从而可以测量数百fA的电流。这种方法是一种前所未见的极其优越的方法，可以说是一种合成高品质钻石而应该完善的方法。