JPH0227776A - 半導体中性子線検出素子 - Google Patents
半導体中性子線検出素子Info
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- JPH0227776A JPH0227776A JP63176415A JP17641588A JPH0227776A JP H0227776 A JPH0227776 A JP H0227776A JP 63176415 A JP63176415 A JP 63176415A JP 17641588 A JP17641588 A JP 17641588A JP H0227776 A JPH0227776 A JP H0227776A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
I * Bとの反応によって発生するα線を利用する半
導体中性子線検出素子に関する。
金属シッットキー接合または単結晶半導体と非晶質半導
体とのへテロ接合等、いずれかの方法でダイオード構造
を形成し、そのダイオードに逆バイアス電圧を印加し、
これにより半導体中に空乏層を拡げ、この空乏層中に清
来した放射線により発生する電子−正孔対を電流パルス
としてカウントし検出するものである。
乏層内で直接電子−正孔対を生じさせるのでそのままで
放射線の検出が可能である。これに対して中性子線は電
荷をもっていないので、核反応以外には軌道電子や電子
核のクーロン場になんらの作用も及ぼさず、従って半導
体空乏層内で電子−正孔対は生じず、中性子線の検出は
上記の方法では不可能であゐ、このため中性子wA槍知
知方法して、中性子の吸収断面積の大きな物質に中性子
線を透過させ、中性子核変換反応によりα線を発生させ
、そのα線が半導体空乏層内で生成する電子−正孔対を
検知することによろ方法がある。
の大きなほう素の同位元素+03を用い、下記の弐で示
す反応に従って、熱中性子線が入射した際ほう素から発
生するα線(’Hθ)と’Li核を検出する方法がある
。
−m−・・−−−111第2図はこの方法を用いた
、例えば特開昭61〜17477号公輯で公知の熱中性
子綿槍出素子の断面J#造と検出原理を示すもので、n
形シリコン基板2Iの上面を被覆する表面保護膜24の
窓部に、例えば特開昭59−218732号公報、特開
昭59−219462号公報により公知のように、プラ
ズマCVD法で成膜されたほう素被膜22が接触し、そ
の下にp″層23が形成され、ほう素被膜22の上面に
電極25が、基板21の下面に’IlP*2Gが設けら
れている。この素子に逆バイアス−vlを印加して空乏
Ji27が生じた状態で熱中性子valが照射されると
、ほう素彼膜22に含まれる+aBとの間で(11式の
中性子線変i負反応が生じ、互いに180@をなして飛
ぶ実線で示すα線3または破線で示す’Ll績4が空乏
1127に到達したとき電子−正孔対が生じ、これらが
図示していない増幅回路と計数回路を介して検出される
。
かるように183の量を高めればよい、前記公報で公知
のプラズマCVD法で成膜したkfう素被膜中のほう素
澹度は1.OXl0j3原子/ciでほぼほう素濃度の
原子密度に近い値に達している。したがって、別の本出
願人の特許出願に係る特願昭62−323240号公報
明細書に記載した濃縮”Bを含むジボランガスよりほう
素被膜を厚く形成すれば高感度の中性子線検出素子が得
られる。
したIIBを含む溶液をシリコンウェハに刷毛で塗布し
たのち、熱処理をしてpn接合を形成し、(1)式の反
応を用いて熱中性子を検出する方法が11゜M、Man
n and F、J、Jaaarekにより米国雑誌
IRETrans、”N S 9.No3(1962
)200ページ、”Bをシリコン基板表面にイオン注入
法で注入したのち熱処理を施してpn接合を形成する方
法力月、G、Gverdtsltellその他によりソ
連雑誌Pr1b、Tekhl’ksp。
。
+11式によるα線を多く発生させた上にさらに感度を
高めるためには、α線または’Ll核空乏層内に達して
生ずる電子−正孔対の数を多くしなければならない。
手段ばかりでなく、発生したα線あるいは’LiJAi
を電子−正孔対の生成のために有効に利用する半導体中
性子″41A積出素子を提供することにある。
上に濃縮した同位元素I@Bを含むほう素被膜が被着さ
れ、その被膜の下にp形ドーピング層を存する中性子線
検出素子において、ほう素被膜の厚さがα線のほう素被
膜中での飛程より薄いものとする。
程は約1.4μと掻めて短いので、ほう素被膜は厚過ぎ
ると、ほう素被膜の表面近傍で生じたα線と’Ll核は
単にほう素被膜中に吸収され空乏層に達しない、そこで
ほう素被膜の厚さを7L1核の場合より長いα線のほう
素被膜の飛程より薄くすれば、少なくとも空乏層側に飛
ぶα線のほとんどすべてが電子−正孔対の生成に寄与し
、中性子線感度が向上する。
および空乏層27の部分拡大図で、ほう素被膜22はd
++P”層23はd、の厚さを有するものとする。
4の飛程を11とする。
”B 5 ト反t5LテcxtlA 3 、?tt核4
が発生シタ場合、d、>j、、d、>7.とすると全て
のα線3と’LiA’4はその被1!22内に吸収され
、空乏層27に達しないので中性子感度に寄与しない、
熱中性子線12が表面より深い位置でl0BSと反応し
た場合はα線31,32.’Ll核41,42のうち3
2のように空乏層27に向かうα線のみが空乏層に到達
し中性子感度に寄与する。また、熱中性子線13.14
のように、ほう素被膜22七半導体基体2】との界面近
傍で1085と反応シタ場合、a iJl 3 ヤ’L
I 4144:!、43.3417)ようなほう1jf
:被膜側に行くものを除き、はぼ1/2の確率で中性子
感度に寄与する。
厚みd+がα線や’Ll核のほう素抜膜なかでの各々の
飛程j!、、j、より厚い場合は、15〜19のような
X111の熱中性子線がほう素抜膜22中の1・B5と
反応しても、15〜17により生ずるα&1135,3
6.37のようにその破膜中に吸収されるものがあり、
中性子感度に寄与するものは、被膜22と半導体基体2
1との界面近傍で1135と反応した熱中性子線17〜
19に生ずるα線3と’Ll檎4に限られるため中性子
感度は低下する。
(個/ cd・S)とすると、その被膜中で発生するα
線と’Li槍の空乏層に達する個数はそれぞれi o
(1−e−”’嘗)であられされる、ここでNはほう素
抜膜中の1113の数、σは+63の散乱断面積である
。
(1e−””)と変わらないが、’Ll核の個数はI
o ((1−a ″””)−(1−e−”L ′。
に達するα線および’Ll核の個数は、それぞれIo
((1e−Mt’t) (1、−5t(4゜!・)
)〕および■。((1−8−”〜)−(1−e−H#j
4ビー會))〕 となる。
4mと仮定した時、上記+11. (21,+31の数
値から計算した結果を示すもので、横軸はほう素抜膜の
膜厚を示し、たて軸は熱中性子線感度の相対比を示す。
の傾斜は上記(1)、(2)、(3)の条件で変わる0
曲線62は種々の厚みのほう素抜膜を形成した中性子線
検出素子に、厚み40鶴のポリエチレン減速材を介して
、中性子標準線B aSλGを照射した時に得られた測
定結果の相対比を示す。曲線62が曲線61と一致しな
い理由は、発生したα線や’Ll核はある確率で空乏層
に達することおよびp°層23の不感層のほかほう素抜
M422の内部で生成したα線や’Ll核にはほう素抜
膜が不惑層となり、これらの不感層を通過したのち空乏
層に達するため、最大出力パルス波高が小さくなること
、そのほかに混在するrHIA成分を除去するため、所
定の大きさ以上の出力パルス波高のみを計数することな
どによる。
中性子線感度の関係が明らかになり、最大熱中性子線感
度はほう素抜膜の厚さd、がほう素抜膜中のα線の飛程
11より薄いときに得られることが判明した。
素抜膜中のα線の飛程を越えると熱中性子線感度が低下
する事実に基づき、ほう素抜膜の厚さをα線の飛程より
薄くすることにより中性子感度の高い検出素子を得るこ
とができる。したがって、従来のように不必要な厚い被
膜を形成することがないので製造工程が短縮され、コス
トダウンが可能になった。また、本発明に基づくほう素
抜膜の最適厚みは、もちろんガスを用いた中性子検出用
比例計数管の内壁に被覆する場合にも同様に適用できる
0本発明で得られた熱中性子線検出素子は、所定の形状
のパラフィンなど中性子線に対する減速材とを組合わせ
ると軽量で小型の、従来は不可能であった個人用の高感
度中性子線被曝管理用線量計が容易に得られるようにな
った。
との反応発生部位付近を概念的に示す断面図、第2図は
本発明の一実施例の検出素子の断面図、第3図はほう素
抜膜厚さと熱中性子mi度との関係を示す線図である。 10〜19:熱中性子線、21:n形シリコン&板、2
2:ほう素抜膜、23:p”層、25,26:電極、2
7:空乏層、3:α線、4:フLi核、5;l1lB。
Claims (1)
- 1)n形半導体基体上に濃縮した同位元素^1^0Bを
含むほう素被膜が被着され、そのほう素被膜の下にp形
ドーピング層を有するものにおいて、ほう素被膜の厚さ
がα線のほう素被膜中での飛程より薄いことを特徴とす
る半導体中性子線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176415A JPH0736447B2 (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 半導体中性子線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176415A JPH0736447B2 (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 半導体中性子線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227776A true JPH0227776A (ja) | 1990-01-30 |
| JPH0736447B2 JPH0736447B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=16013290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63176415A Expired - Lifetime JPH0736447B2 (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 半導体中性子線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736447B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501740A (en) * | 1993-06-04 | 1996-03-26 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave plasma reactor |
| US5556475A (en) * | 1993-06-04 | 1996-09-17 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave plasma reactor |
| US5726453A (en) * | 1996-09-30 | 1998-03-10 | Westinghouse Electric Corporation | Radiation resistant solid state neutron detector |
| US5880471A (en) * | 1995-09-01 | 1999-03-09 | Forschungszentrum Julich | Neutron detector |
| JP2018505396A (ja) * | 2014-12-19 | 2018-02-22 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 中性子検出器を実現するための方法及び中性子検出器 |
| JP2021144995A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-07-15 JP JP63176415A patent/JPH0736447B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5501740A (en) * | 1993-06-04 | 1996-03-26 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave plasma reactor |
| US5556475A (en) * | 1993-06-04 | 1996-09-17 | Applied Science And Technology, Inc. | Microwave plasma reactor |
| US5880471A (en) * | 1995-09-01 | 1999-03-09 | Forschungszentrum Julich | Neutron detector |
| US5726453A (en) * | 1996-09-30 | 1998-03-10 | Westinghouse Electric Corporation | Radiation resistant solid state neutron detector |
| JP2018505396A (ja) * | 2014-12-19 | 2018-02-22 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 中性子検出器を実現するための方法及び中性子検出器 |
| JP2021144995A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0736447B2 (ja) | 1995-04-19 |
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