人工ダイヤモンドを用いた飛跡検出器の基礎研究

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これまでの研究により、ダイヤモンドと電極金属間のオーミック接触の改善が課題とされていた。このため、ダイヤモンド表面の共有結合端に水素を付けるという水素終端法、Bドープしたホモエピタキシャル膜をダイヤ表面に成長させた後Ti層を作り、Pt/Auで保護する方法、等を試してきたが、これらの既存の技術では良好なオーミック接触は得られなかった。しかし全く新しい方法として、常温プラズマで生成される高濃度に水素を含んだDLC(Diamond Like Carbon)をダイヤ表面に成長させる方法によってオーミック接触を得る事に成功した。この技術の良い点は常温でDLCを付ける事ができる点にあり、PEP法(Photo Engraving Process:光彫刻法)を使ってDLCをストリップ状に付けることができることである。また、ショットキー面にストリップ構造をつくるのは、電極金属をつけるだけで良いと考えられるので、両面にストリップ構造を形成した両面ストリップ型ダイヤモンド位置検出器が実現可能になってきた。来年度以降この両面ストリップ型ダイヤモンド位置検出器の開発に移行していきたいと思っている。また、今年度は放射線医学総合研究所のHIMAC加速器を用いて、重粒子がダイヤモンド検出器を突き抜ける際に付与されるエネルギー(dE/dX)の測定を行った。この実験結果は理論からの計算とかなり良く一致し、入射粒子の原子番号の2乗に比例した結果を得ることができた。このように、ダイヤモンド素材がSi検出器と同様な性能を重粒子線に対して示したことにより、エネルギー付与の小さい電子などに対しても同様な性能が期待できる。また、α線によるテストがダイヤモンド検出器の表面に付与されたエネルギーだけを計測していたことに対して、この重粒子の突き抜けによる実験結果によりダイヤモンド検出器内部でもキャリア(電子・正孔)が良好に発生できていることが確認できたと言える。