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新型半導体光検出器PPDの性能向上のための内部物理の解明と開発手法の確立

阐明内部物理并建立提高新型半导体光电探测器PPD性能的开发方法

基本信息

批准号：
09J07995
负责人：
生出秀行
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

Pixelated Photon Detector(PPD)は,ガイガーモードで動作し,単光子検出能力を持つ新型の半導体光検出器である.極薄型,常温での低電圧動作など優れた性能を持つPPDは,2009年に開始したニュートリノ振動の精密測定を行うT2K実験において世界で初めて本格的かつ大規模に導入されたほか,高エネルギー物理学実験における今後の応用が強く期待され,各実験ごとに研究が進行中のデバイスである.PPDは今後の開発によって光電子増倍管を凌駕しうる可能性を秘めるが,そのためにはさらなるダイナミックレンジの確保や低ノイズ化・感度波長領域の拡充などが求められる.しかしこれらは高増倍率化・高検出効率化と両立しえないことがPPD開発における課題となっており,この課題を解決することでPPDの基本性能を向上させるのが本研究の目的である.前年度までで半導体デバイスシミュレータTCADを用いてPPDの内部構造から基本特性を予測することに取り組み,定常的な解析においては,実機のPPDの性能を半定量的に再現し,TCADが実用に耐えうることが確認できているが,クェンチング機構を再現するために必要な動的な解析ではさらなるシミュレーションの開発が必要である.また,筆者らの提案する3次元積層キャパシタについての実現可能な形状についての考案を,特にプロセスの容易さと電場構造の一様性の観点でTCADを用いて進めた.採用終了に当たる当該年度の時点では,試作品の製作に足る構造と制作プロセスの決定までには至らなかったが,TCADを用いた構造設計の試行を通じて,具体的な3次元の積層キャパシタ構造のために必要な要件について知見を得ることができた.

Pixelated Photon Detector (PPD) is a new type of semiconductor that has the ability to produce single photons. Optical detector is very thin, low voltage operation at normal temperature, excellent performance and PPD, started in 2009したニュートリノのPrecision Measurement を行うT2K実験においてWorld でInitial めてHong Kong's かつlarge-scale にguidance入されたほか,高エネルギーphysics実験におけるFuture useがstrongくLook forward to it,each実験ごとに researchがOn-going progress.PPD's future progressるが, そのためにはさらなるダイナミックレンジの ensure that the low やノイズ・sensitivity wavelength range の拡chargeなどがPlease ask for a high magnification ratio and high output efficiency. Problem となっており, この Problem をSolution することでPPD のBasic performance をUp させるのが Purpose of this study である. The internal structure of the まででsemiconductor デバイスシミュレータTCAD を used in the previous year までで Semiconductor からThe performance of the prediction of the performance is the set of the group, the analysis of the constant is the performance of the PPD, the performance of the machine is the semi-quantitative reproduction ,TCAD is used to confirm the performance of TCAD, and it is necessary to reproduce the mechanism of TCAD. The dynamic analysis of the movement is necessary, and the author's proposal is the 3-dimensional product. Layer キャパシタについての実 Now possible shape についてのtest case を, special にプロセスのeasy さとelectric field structure の一様性の観PointでTCADを用いて入めた. Adopt the end of the year and the time of the year, and the production of the trial work The design of the structure and production of the foot is determined by the decision of the structure to the structure of the foot, and the TCAD is used for the trial of the structure design.て, the specific 3-dimensional multi-layered structure is necessary and necessary to know and see.