Presentation 炭素線に対する形状の異なる有機フォトダイオードの特性の違いの評価

錦戸, 文彦  ,  高田, 英治  ,  鋪田, 嚴  ,  野上, 光博  ,  新田, 宗孝  ,  蛭海, 元貴  ,  田久, 創大  ,  山谷, 泰賀

2017-09-06
Description
有機フォトダイオード(OPD)は非常に薄く軽量な素子が作成可能であること、形状の可変性が高い、大面積化が可能、様々な印刷技術を用いた微細かつ複雑な加工も可能である等の特徴を持っている。そのため放射線検出器としての利用が可能であれば、様々な形状や構造を持った検出器を簡便に作成できるようになることが期待できる。我々のグループでは、まだほとんど行われていない、OPDを用いた高エネルギー重粒子線計測に向けた研究を進めている。現在は形状の異なるOPD検出器に対し炭素線を照射し、その特性の違いの評価を行っている。 実験に用いたOPDはIZO / PEDOT: PSS/ PCBM: P3HT/ Alの構造を持つ。有感領域のサイズは8 mm×4 mm、3 mm×3 mm、2 mm×2 mm、1mm×1 mmの4種類の素子を用い評価を行った(図1)。検出器のベースには炭素線入射による発光の影響を除去するために黒色のABS樹脂を用い、直接ABS上にOPDを作成した。実験は放医研の重粒子加速器施設HIMACの物理コースで行い、290MeV/nの炭素線をOPDに直接入射させ出力電荷を測定した。ビームサイズは素子の有感領域全体に入射させるため、蛍光板上で直径約1cmになるように調整を行った。ビーム強度は108 particle per scondに調整した。 結果の1例として有感領域の面積の異なる素子に対して炭素線を照射した場合の出力信号の大きさの比較を図2に示す。縦軸は出力の最も大きかった素子3 (8 mm×4 mm)を1としている。ビームサイズは素子の有感領域に対して十分に大きいため、原理的にはOPDの出力は素子のサイズに比例するはずである。しかしながら8 mm×4 mmの素子の出力は他の素子と比較して1.5-2倍程度しか無く、1mmから3mmの素子はほぼ同程度の出力であった。このことから、特にサイズの大きな素子の場合には炭素線によって生成されたキャリアの多くが電極に到達する前に失われていると考えられる。また、暗電流は8 mm×4 mmの素子は他のサイズの素子と比較して5倍から10倍程度となっており、素子サイズが小さい方が良い特性を示した。
第78回 応用物理学会 秋季学術講演会 参加・口頭発表

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