Ni/SiCショットキー 接合を用いたNpおよびAmガンマ線領域の放射線直接エネルギー変換; 発電能力に及ぼす界面の影響

Direct energy conversion using Ni/SiC Schottky junction in Np and Am gamma ray regions; Interfacial effect

福田 竜生  ; 小畠 雅明  ; 菖蒲 敬久  ; 吉井 賢資  ; 神谷 潤一郎   ; 岩元 洋介   ; 牧野 高紘*; 山崎 雄一*; 大島 武*; 白井 康裕*; 矢板 毅

Fukuda, Tatsuo; Kobata, Masaaki; Shobu, Takahisa; Yoshii, Kenji; Kamiya, Junichiro; Iwamoto, Yosuke; Makino, Takahiro*; Yamazaki, Yuichi*; Oshima, Takeshi*; Shirai, Yasuhiro*; Yaita, Tsuyoshi

最近、放射性廃棄物を資源化する試みとして、ガンマ線の直接エネルギー変換研究を行っている。過去の学会ではNi/SiCショットキー接合での発電を報告したが、今回は発電量の異なるこの系について、その違いの起源を調べた。試料は単結晶SiC上にNi薄膜を80nm積層したショットキー接合を用いた。エネルギー変換実験は、Npからのガンマ線(30keV)およびAmからのガンマ線(60keV)の利用を想定し、SPring-8のJAEA専用ビームラインBL22XUからの単色放射光X線を用いて行った。電力は1cm当たりに換算して0.1mW程度と、過去の報告とほぼ同じであった。モンテカルロ法(PHITSコード)により試料内部におけるガンマ線吸収を求めたところ、エネルギー変換効率は1-2%となり、過去報告されたIII-V属半導体での値と近い。しかし、試料によっては、変換効率は1/10以下であった。この起源を明らかにするため、放射光硬X線光電子分光と二次イオン質量分析を併用してNi-SiC界面の分析を行ったところ、発電量の少ない試料では界面で化学反応が起こっており、ショットキー接合が損傷を受けていることが分かった。

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