k法に基づく中性子放射化分析法を用いた高純度チタン及び炭化ケイ素(SiC)の不純物元素の分析; 研究炉を用いたシリコン照射の生産性向上に関する技術開発(共同研究)

Quantitative analyses of impurity silicon-carbide (SiC) and high-purity-titanium by neutron activation analyses based on k standardization method; Development of irradiation silicon technology in productivity using research reactor (Joint research)

本橋 純 ; 高橋 広幸; 馬籠 博克; 笹島 文雄; 徳永 興公*; 川崎 幸三*; 鬼沢 孝治*; 一色 正彦*

Motohashi, Jun; Takahashi, Hiroyuki; Magome, Hirokatsu; Sasajima, Fumio; Tokunaga, Okihiro*; Kawasaki, Kozo*; Onizawa, Koji*; Isshiki, Masahiko*

JRR-3及びJRR-4では、中性子転換ドーピング法を用いたシリコン単結晶(Si)の半導体(NTD-Si)の製造が行われている。現在、NTD-Siは、増産を目的とした生産性の向上が重要な課題となっている。このため、中性子均一照射工程を現在よりも効率的に行うためには、中性子フィルタ法があり、中性子フィルタ材としては、高純度チタン材料の使用が考えられる。また一方で、炭化ケイ素(SiC)は、シリコン(Si)材よりパワー半導体デバイスとしての優れた物理的特性を有しているため、NTD法によるSiC半導体製造の技術開発についても大いに検討の対象となる。そこで、高純度チタン及びSiC材料について、中性子照射後の放射化量を評価するため、k法に基づく中性子放射化分析法を用いた不純物元素の分析を行った。本分析により、高純度チタンからは6元素、SiCからは9元素を検出し、定量を行った。このうち、高純度チタンから検出されたSc及びSiCから検出されたFeは、半減期が比較的長い核種である。これらの核種からの放射線による取扱い作業での被ばくが問題となるため、不純物管理の検討が必要であることがわかった。

JRR-3 and JRR-4 have been providing neutron-transmutation-doped silicon (NTD-Si) by using the silicon NTD process. We have been considering to introduce the neutron filter, which is made of high-purity-titanium, into uniform doping. Silicon carbide (SiC) semiconductors doped with NTD technology are considered suitable for high power devices with superior performances to conventional Si-based devices. The impurity contents in the high-purity-titanium and SiC were analyzed by neutron activation analyses (NAA) using k standardization method. Analyses showed that the number of impurity elements detected from the high-purity-titanium and SiC were 6 and 9, respectively. Among these impurity elements, Sc detected from the high-purity-titanium and Fe detected from SiC were comparatively long half life nuclides. From the viewpoint of exposure in handling them, we need to examine the impurity control of materials.