Development of a radiation detector based on perovskite semiconductors

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X線画像検出器の広視野、高感度、高空間分解能のために、ペロブスカイト半導体を用いた放射線検出器の開発を行っている。令和3年度は放射線検出器として動作させるために必要となる半導体層の厚膜化と、暗電流の低減化のための電荷注入阻止層の成膜に取り組んだ。令和4年度も引き続き厚膜化と暗電流低減に取り組んだ。また、放射線検出器の評価のための測定環境を整備した。【半導体膜の厚膜化】ペロブスカイト膜作製の手法として、ペロブスカイト溶液を基板上に滴下し、晶析によってペロブスカイト膜の厚膜化を図った。NMPとGVLの混合溶媒を使用することで、200μｍ前後の膜厚において均一な多結晶膜が得られた。膜質をX線回折、SEMなどで評価した結果、基板側と膜表面側の結晶粒の形状が異なることがわかり、結晶粒の均一化に取り組んだ。新たな成膜方式としてペロブスカイト溶液を微結晶が析出したコロイド溶液とし、これを基板に滴下焼成することで、膜厚500μｍの均一な多結晶膜を得ることができた。また、多結晶粒界に間隙が見られたため、コロイド溶液滴下後に追加のペロブスカイト溶液を滴下することで膜の緻密化を図った。【暗電流の低減】作製した多結晶膜は成膜ごとに暗電流にばらつきが見られたため、ばらつきの低減に取り組んだ。追加溶液の組成と濃度、滴下量を調整することで暗電流のばらつきが低減した。さらにアニリンを追加滴下することで暗電流自体を大きく低減することができた。【評価系の整備】作製した多結晶膜のX線検出特性を評価するため、多結晶膜を組み込む測定用筐体を作製した。また、多結晶膜からのX線照射による電流を測定する評価系を立ち上げた。電離箱によるX線発生器の線量測定を行い、作製した膜のX線特性評価を予備的に行った。線量と出力電流が比例することや、X線照射による時間応答を確認し、X線検出特性評価が可能なことを確認した。