DT中性子計測への応用をめざしたCVD単結晶ダイヤモンド厚膜の合成と評価

用于 DT 中子测量的 CVD 单晶金刚石厚膜的合成和评估

• 批准号: 18035001
• 负责人: 金子 純一
• 金额: $ 11.46万
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18035001/
• 关键词: 核融合プラズマ; 人工ダイヤモンド放射線検出器; 結晶合成; 結晶特性評価; 電荷捕獲同定手法; α線測定; 核融合プラズマ診断; 人口ダイヤモンド検出器

今年度は人工ダイヤモンド放射線検出器実現を目指し、CVD単結晶ダイヤモンド厚膜の合成と評価を行った。高圧高温合成Ib型基板を使用し、800度・1100度、80Torr・110Torrの4点でダイヤモンドを合成した。合成の主目的はダイヤモンドの{111}面の成長率と{100}面の成長率の比であるα値の把握である。α値によって結晶のモルフォロジーや不純物の取り込みに大きな違いが生じることが知られている。合成したダイヤモンドのα値は1.6〜4.9に分布した。ラマン分光の結果、全ての試料でダイヤモンドのsp^3結合によるピークが観測された。800度で合成した試料についてはグラファイト成分、窒素と空孔のペアによるNV発光が観測された。また、これら二つの試料については、結晶表面上に平行電極を蒸着により製作し印加電圧をかけた状態でα線を入射させた。この結果、α線により生成した電荷キャリアのドリフトにより信号が出ることを確認した。さらに、高品質なダイヤモンドの合成を目指し、800度、110Torr、メタン濃度1%での合成をおこなった。その結果、ラマン分光ではグラファイト、NV発光は観測されなかったが、多結晶体的な表面形態をもった結晶であり、α線測定については漏れ電流が大きく信号が出なかった。今年度の研究の結果、α値3〜4の範囲を集中的にサーベイを行なう必要があるとの結論に至った。次年度以降は低メタン濃度における長時間合成を行なっていく。

今年，我们合成和评估了CVD单晶钻石厚膜，目的是实现人造钻石辐射探测器。使用高压，高温合成IB型底物，在四个点中合成钻石：800°C，1100°C，80TORR和110TORR。合成的主要目的是了解α值，即{111}平面的生长速率和钻石平面的{100}平面的生长速率的比率。众所周知，α值在晶体的形态和杂质的掺入中会引起很大的差异。合成钻石的α值分布在1.6和4.9之间。拉曼光谱表明，在所有样品中都观察到由于钻石的SP^3结合而引起的峰。对于在800°合成的样品中，由于石墨成分，氮和空位对，观察到NV发射。此外，对于这两个样品，通过蒸发在晶体表面制造平行电极，α射线入射在施加施加电压的状态下。结果，已经确认由于α射线产生的电荷载体漂移而产生信号。此外，我们旨在合成高质量的钻石，并以800度，110托尔和甲烷浓度为1％，将其合成。结果，没有通过拉曼光谱观察到石墨或NV发射，但是晶体具有多晶表面形态，泄漏电流对于α射线测量值很大，并且没有产生信号。今年的研究得出的结论是，有必要对3至4的α值的范围进行密集调查。从明年开始，长期合成将以低甲烷浓度进行。

项目成果

Measurement of charge carriers' dynamics in diamond thin films by a fast TOF system using a UV pulsed Laser

使用紫外脉冲激光通过快速 TOF 系统测量金刚石薄膜中载流子的动态

• 发表时间: 2008
• 期刊: Diamond and Related Materials (In press)
• 作者: Y. Oshiki;J. H. Kaneko;F. Fujita;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Development of layered type single crystalline diamond radiation detector as an energy spectrometer

作为能谱仪的层状单晶金刚石辐射探测器的研制

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Nucl. Sci. Tech (In press)
• 作者: J. H. Kaneko;T. Teraji;T. Imai;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Saturation drift velocity measurement for CVD diamond by combination of a charge distribution measurement and a TOF method using a UV pulsed laser

使用 UV 脉冲激光结合电荷分布测量和 TOF 方法测量 CVD 金刚石的饱和漂移速度

• 发表时间: 2006
• 期刊: Diamond and Related Materials (In press)
• 作者: Y.Oshiki;J.H.Kaneko;F.Fujita;K.Hayashi;K.Meguro;A.Homma;S.Kawamura;Y.Yokota;Y.Yamamoto;K.Kobashi;T.Imai;T.Sawamura;M.Furusaka
• 通讯作者: M.Furusaka

Development of a TOF measurement system of Charge carrier dynamics in diamond thin films using a UV pulsed laser

使用紫外脉冲激光开发金刚石薄膜中载流子动力学的 TOF 测量系统

• 发表时间: 2006
• 期刊: Diamond and Related Materials (In press)
• 作者: F.Fujita;Y.Oshiki;J.H.Kaneko;A.Homma;K.Tsuji;K.Meguro;Y.Yamamoto;T.Imai;K.Watanabe;T.Teraji;M.Furusaka
• 通讯作者: M.Furusaka