半導体量子ドットデバイスの放射線応答の調査と放射線検出器への利用

半导体量子点器件的辐射响应研究及其在辐射探测器中的应用

• 批准号: 22K18716
• 负责人: 吉田 斉
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Osaka 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-22K18716/
• 关键词: 半導体量子デバイス; 放射線応答; 放射線検出器; 半導体量子センサー; 量子コンピュータ

本研究では、半導体量子ドット（半導体QD）の電離放射射線耐性及び、放射線検出器用のセンサーとしての利用の可能性を調査，研究する。中性子源を用いた測定では、中性子源が弱いために放射化したGaAs量が少ないという本質的な問題に加え，基板上で放射化した元素（主に198Au）の寿命が長く（64.66時間）、変化が明瞭で無いという点も課題として判明した。そのため、十分なエネルギーの放射線を照射した場合と照射していない場合の状態を短時間で切り替え可能であるような装置系の構築を行う事とした。真空中でも使用できるα線ソース（241Am，エネルギーは5.4メガ電子ボルト）を、クライオスタット外部から移動可能となる様に改造した。この機構によって基板上の，ある限られた領域に対して，放射線を照射した状況と非照射の状況を切り替えることが可能となった。使用したアルファ線ソースは、直径2.4ミリの円形の領域がアクティブであり、基板上の限られた領域にアルファ線を集中的に照射することが可能である。この機構を用いて、量子ポイントコンタクト(QPC)にアルファ線を照射した状態での電流値の振る舞いを調べた。試料はHeガスによる熱交換によって冷却され、実験中の温度は4.6 Kであった。QPCのドレイン-ソース間電圧とドレイン-ゲート間電圧の双方をある値に設定する。アルファ線を照射した状況で、100秒間ドレイン電流を測定する。測定頻度約1 Sample/sである。アルファ線を照射しない状態で100秒間ドレイン電流を測定する。４回くり返して測定を行う。ドレイン-ソース間電圧およびドレイン-ゲート間電圧を複数の組合せで測定を行ったが、アルファ線の照射／非照射で明瞭な差違は見られなかった。しかし、ドレイン電流が安定しておらず、統計的に有意な変化があったかどうかを詳細に解析しているところである。

In this study, the ionizing radiation resistance of semiconductor QD and the possibility of its utilization as a radiation detector were investigated. The neutral ion source is weak, the amount of radioactive GaAs is small, and the lifetime of radioactive element (main 198Au) on the substrate is long (64.66 time). For example, when radiation is emitted, it is possible to change the state of the device system for a short time. In vacuum, the use of alpha lines (241Am, This mechanism is not limited to the field of radiation, but rather to the non-irradiation condition. The use of a single line is possible in a circular area with a diameter of 2.4 mm, and in a limited area on the substrate. This mechanism uses quantum computer technology (QPC) to adjust the current value of the laser beam. The temperature of the sample is 4.6 K. QPC's inter-state voltage and inter-state voltage settings Measurement of current in 100 seconds under irradiation conditions. The frequency of measurement is about 1 Sample/s. Measurement of current in 100 seconds after irradiation 4. Return to measurement. The voltage between the two sides is measured by a combination of radiation and non-radiation. The current is stable, statistical and intentional. It is analyzed in detail.

项目成果

半導体量子デバイスの放射線応答調査のためのデバイス放射化と定量分析

半导体量子器件辐射响应研究的器件激活和定量分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 吉田斉;湯田秀明;岸本康宏
• 通讯作者: 岸本康宏

「量子ポイントコンタクトの放射線応答についての研究」

《量子点接触辐射响应研究》

• 发表时间: 2023
• 作者: 渡部将太;及川輝樹;下司信夫;長谷川健;鈴木和馬，戸丸淳晴，長谷川健;鈴木和馬，戸丸淳晴，長谷川健;吉川洸希，長谷川健，Chris Conway，谷健一郎;望月伸竜，長谷川健，穴井千里，中川光弘，渋谷秀敏;Yosuke Honda;吉田 斉，西川 隆博，柴田 真尚，岸本 康宏，大塚 朋廣
• 通讯作者: 吉田 斉，西川 隆博，柴田 真尚，岸本 康宏，大塚 朋廣