半導体中の正孔-アクセプタの励起を用いた極低温放射線検出器の基礎研究

半导体空穴受主激发低温辐射探测器基础研究

• 批准号: 10878077
• 负责人: 神野 郁夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10878077/
• 关键词: 放射線検出器; 極低温; エネルギー分解能; シリコン; ホウ素; 正孔濃度; アクセプタ; 空乏層; 半導体; 低温; 高エネルギー分解能; 正孔; 放射線

初年度にp型シリコン非空乏層領域における正孔濃度測定法を開発した.これによる正孔濃度の測定結果を一定数の正孔が非空乏層領域に局在するというモデルのデータ解析を行い,解析結果が実験条件を良く再現していることを確認した.この結果を日本原子力学会において報告した(1999年秋の大会).さらに多数の正孔を局在化させるため,高正孔濃度シリコン(H-Si)と低正孔濃度シリコン(L-Si)とを張り合わせ,H-Siにバイアス電圧を掛けることにより高濃度の正孔をL-Siに局在させる方法を試みた.このため,H-SiとL-Siの加工法を検討し,接合面に金を蒸着した後に導電性接着剤で張り合わせる方法を採った.バイアス電圧を掛けたときにH-Siの中で空乏層がある程度広がることが必要であるので,H-SiとL-Siは正孔濃度がそれぞれ3x10^<13>cm^<-3>と8x10^<12>cm^<-3>のシリコンを用いた.測定の結果,低抗体である金膜を通して正孔がH-SiからL-Siへ移動し,L-Siにおいて正孔濃度が高くなることが確認できた.この結果を研究会「放射線検出器とその応用」(高エネルギー加速器研究機構放射線科学センター)において報告した.また,シリコンを低温にした場合には,室温よりも比抵抗値が大きくなることから,H-Siとしてさらに正孔濃度が高いシリコンを利用できる可能性がわかった.萌芽的研究として,本方法を利用した放射線検出器の可能性が確かめられた.

在第一年，开发了P型硅非排泄层区域中孔浓度的测量方法。我们使用此方法分析了孔浓度测量结果的结果，该方法表明，一定数量的孔位于非排泄层区域，并确认分析结果很好地重现了实验条件。这一结果在日本原子能学会（1999年秋季的一次会议）报道。为了定位大量孔，我们试图通过将偏置电压施加到H-SI来定位高浓度硅（H-SI）和低浓度硅（L-SI）。因此，我们研究了H-SI和L-SI的处理方法，并使用了一种将黄金沉积在粘结表面上，然后用导电粘合剂键合的方法。当应用偏置电压时，使用H-SI。由于有必要在I中分散耗尽层，因此使用了孔浓度为3x10^<13> cm^<-3>和8x10^<12> cm^<-3>的硅。测量结果表明，孔通过低抗体黄金膜从H-SI迁移到L-SI，L-SI的孔浓度增加。该结果在研究协会的“辐射探测器及其应用”（高能加速器研究所辐射科学中心）报告。此外，当将硅保持在低温下时，电阻率值大于室温，因此，具有较高孔浓度的硅可以用作H-SI。作为一项崭露头角的研究，使用此方法进行了辐射检测器的可能性。