超薄型大面積シリコン位置検出器の開発

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エッチング法による50μm厚の彼置有感型シリコン検出器を試作(浜松フォトニクス製)し、重イオンを利用して検出器の位置直線性や厚みの均一性等の特性を測定した。位置検出器のSiウェ-ハは4つの有感部に分割されており、各々の有感部のサイズは15mm×15mmである。抵抗性電極は、ストライプ抵抗2.0kΩ、面抵抗15kΩである。使用電圧(>10V)に対する検出器の電気的容量は〜500pF、漏洩電流は有感部により多少異なり8〜20nAと大変少ない。位置特性:コリメ-タ・ホ-ルのパタ-ンから、縮小率と位置直線性を求めた。縮小率はX、Y変向ともに77%である。単純に1.3倍するだけでコリメ-タのポジションパタ-ンがほぼ再現され、その相関係数は4面の平均でX/Y方向に対して0.99を得た。位置特性に関してはほぼ満足した値が得られた。厚みの一様性:検出器全面に重イオンを垂直入射させ、エネルギ-損失の場所によるばらつきから、厚みの一様性を調べた。4つの有感部分の波高値のばらつきは1.4%であった。各々の有感領域に於けるエネルギ-損失のピ-ク値の分布から求めた厚みの非一様性は、1μm[FWHM]の精度で実現できた。従ってMg、Siよりも軽い同位体についての質量弁別が可能であることが明らかになった。しかし、鉄族などの重元素の質量弁別には、この肉厚の一様性では不十分である。エッチング法(ラッピング過程も含め)によるSi検出器製造では、有感領域全体にわたり1μm以下の非一様性を達成するのは困難である。一般に、厚さ20μm以下のSi検出器の製作は、エピタキシャル成長法が有利であると言われているが、1cmφ以下の小型検出器についてである。今後、薄型大面積の位置シリコン検出器について、本研究では実現できなかった製造法の違いによる肉厚の均一性の違いを明確にする必要がある。