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Defect analysis of ZnO single crystals by ESR and development of YAP:Ce/ZnO radiation detector

ESR对ZnO单晶缺陷分析及YAP:Ce/ZnO辐射探测器的研制

基本信息

批准号：
19KK0360
负责人：
阿部貴美
金额：
$ 8.99万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020 至 2023
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ESRによるZnO単結晶基板の欠陥解析およびZnO単結晶基板を用いた光導電型ZnO-UVセンサと、溶融塩法により合成したYAP:Ce粉末を組合わせた「YAP:Ceシンチレーション放射線検出器」を目的としている。今年度は、ZnO-UVセンサ上にYAP:Ce薄膜をスパッタ法により成膜し、放射線検出器として動作するかを検討した。YAP:Ce薄膜自体は問題なくZnO-UVセンサ上に成膜できたが、成膜の際に生じるプラズマがZnO-UVセンサ表面にダメージを与え、ZnO-UVセンサの特性が劣化してしまい、放射線検出器として機能しないことが確認された。成膜条件等を細かく検討したが、スパッタ法を用いたYAP:Ce粉末の薄膜化は難しいと判断し、紫外線透過樹脂にYAP:Ce粉末を混合し、ZnO-UVセンサを樹脂封止する方法を試みた。結果、ZnO-UVセンサの特性が劣化することなく、放射線検出器として機能することが確認された。ただし、樹脂封止よりZnO-UVセンサの光電流が減少してしまう課題があるため、紫外線透過樹脂とYAP:Ce粉末の最適な混合比の検討がさらに必要と考えている。また、樹脂硬化の際に加熱処理が必要となり、この加熱処理がZnO-UVセンサにおよぼす影響を把握しきれておらず、更に検討が必要と考えている。ESRによるZnO単結晶の分析はサスカチュワン大学で実施を予定していたが、2022年度はCOVID-19の感染状況を鑑みて断念した。ESRによる分析は2023年度に10ヵ月間サスカチュワン大学に滞在して実施する予定である。

This study aims at the synthesis of YAP:Ce powder by ESR, UV and solution methods for ZnO single crystal substrates, and aims at "YAP:Ce single crystal radiation detector." This year, YAP:Ce thin films on ZnO-UV substrates are discussed in terms of film formation and radiation detection. YAP:Ce thin film self problem: ZnO-UV layer on the surface of the film formation, film formation process, ZnO-UV layer on the surface of the film formation process, ZnO-UV layer characteristics are deteriorated, radiation detector function is confirmed. Film formation conditions, etc., are discussed in detail, and the method for determining the difficulty of film formation of YAP:Ce powder is used. The method for mixing YAP: Ce powder with ultraviolet transmitting resin and sealing with ZnO-UV resin is used. As a result, it was confirmed that the characteristics of ZnO-UV detector were deteriorated and the function of radiation detector was improved. The research on the optimum mixing ratio of ZnO-Ce powder with UV transmission resin is necessary. Heat treatment is necessary for resin curing, and the influence of heat treatment on ZnO-UV properties is also discussed. ESR analysis of ZnO crystals is expected to determine the infection status of COVID-19 in 2022 ESR analysis is scheduled for October 2023.