Creation of particle detection technology using perovskite semiconductors

使用钙钛矿半导体创建粒子检测技术

• 批准号: 22K18717
• 负责人: 山中 隆志
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18717/
• 关键词: ペロブスカイト半導体; メチルアンモニウム臭化鉛; セシウム臭化鉛; ガンマ線検出器; 粒子検出器

今年度は購入済みの6 mm×6 mm×2 mm厚のメチルアンモニウム臭化鉛(MAPbBr3)単結晶を用いたガンマ線検出器の製作から開始した。結晶に片面に金、もう片面にはアルミニウム金属を蒸着することでショットキー接合型の素子を作成し、信号増幅・読み出しのための回路基板に実装することで結晶内を通過するガンマ線を検出するための装置が完成した。微小信号に対応した回路パラメータを選択することで、試験に用いるガンマ線が結晶内で反応して生じるパルス信号を増幅して検出可能なように調整を行い、基本的な装置開発を完了した。製作した検出器にて可視光に対する応答が確認され、太陽電池素子として動作することは確認できた。一方、ガンマ線源を用いての信号の確認を試みたが有意な信号は得られず、ノイズ未満の信号しかガンマ線由来で発生していないと結論付けた。この原因として結晶表面に蒸着した金属の内、アルミニウムが結晶表面でマイグレーションを起こし、正常な蒸着膜を形成できておらず、ショットキー接合によるノイズ抑制が働いていない可能性が疑われたため、2個目の素子では片面をガリウムに置き換えて製作した。想定通りノイズの低下が確認できたものの、ガンマ線由来の有意な信号は確認できなかった。観測されているノイズは結晶素子に印可するバイアス電圧に相関して増えることが確認され、電気回路ではなく結晶本体から生じていると考えられたことから結晶を2 mm×2 mm×1 mm程度の小片に分割して素子を再製作し、ガンマ線信号の検出を試みた。ノイズのさらなら低下を確認でき、計算上はガンマ線エネルギーから推定される信号量以下に抑えられたが有意な信号の確認には至らなかった。同様の試験を追加で入手したペロブスカイト型結晶であるセシウム臭化鉛(CsPbBr3)でも行ったが、こちらでも有意なガンマ線信号は得られなかった。

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