2022/3/18
運営協議会

光量子計測器開発部門の活動から新田さんは離任済み
新任者を選定中

倉知さんは今年度限り新任に山田美帆氏(都立産技高専助教）に依頼中

TIA光量子計測テーマ：STJ/新型半導体(LGAD)/SOI
日米科学技術協力：(LGAD/SOI： 代表 中村)
日仏FJPPL：(LGAD：代表 中村)光量子計測器開発部門の活動から
各プロジェクトの概要（素粒子/原子核/宇宙部門報告も参照ください）
HL-LHC用シリコン検出器
文科省フロンティア事業に採択

LGAD+testbeam（SOI）
日米科学事業600万円x3年(2021~)

LGAD検出器科研費B(原/中村）；1716万(2019-2023)
科研費B（中村/原）；1742万(2021-2024)
新学術公募（中村）；1118万(2021～2023)
FJPPL(中村；2021採択）

HL-LHC用シリコン検出器: (原/中村/廣瀬)••

2ストリップ型センサー(KEK/筑波大)7月より3.5年間の量産を開始した。QC/QAを継続中
ピクセル型モジュール(ATLAS-Jpn)今年度初期量産、量産2022-2025。センサー、モジュール化のQC/QA

原
4月14日 「科学技術賞」
6月9日「学長表彰」

Silicon-on-insulator検出器:(倉知/原）••KEK AR-TBに設置する高位置分解能SOIPIXトラッカー（ELPHでのビームテスト）
PDD構造の放射線耐性 (IEEE鈴木）LGAD検出器（中村/原）•AC-LGADの開発(Vertex中村；IEEE北；US-Japan Sympo北）: ELPHテストビーム、放射線耐性(CYRIC/高崎Co）

宇宙線によるFD燃料デブリ（原/金）•

3号炉の結果をPTEPに掲載しすべて終了（西堀、表面物性TREMS）MYTHENによるハイスループット粉末回析測定
• 単一構造体微細構造の高感度な精密分光手法（FC-HSTS）の開発（近藤、表面物性TREMS） • 紫外線照射で水素放出が誘起されるホウ化水素シートの研究：

北(M1)
10月9日
「物理学会優秀学生発表賞」

HL-LHC用シリコン検出器: (原/中村/廣瀬)Strip型
barrel部センサー(10x10㎝）
11,000枚x1/2を分担< 7月より量産開始>

Pixel型
L2-L4に設置するQUAD(4x4㎝）
2,000台/10,000台を分担モジュールFDR（3月予定）
センサー初期量産(2022夏）

3
2029年からのATLAS
内部飛跡検出器 (ITk)
Si~200m2

センサー(HPK92%/Micron8% )FC (HPK/T-micro)

ITk ストリップセンサー: (廣瀬/原/中村)

4

斉藤(M2), 石井(M1), 倉持(B4)QC：全数①HPKに形状測定装置を設置→QC .
QA：1/batch✓ TCで照射後の電気特性評価✓ Miniで照射後の収集電荷量
収集電荷量②東北大CYRICで照射試験→QA .

Protonn+γ

QCシステムの構築

ITk ピクセルセンサー: (中村/廣瀬/原)

5

斉藤、村田(M2), 熊倉、飯坂(M1), 比江森、倉持(B4)①bare sensor の試験.

②形状測定 （試作40ベアモジュールの厚さ）
sensor暗電流(不良品を含む）

320+90-40um

最終設計センサー(HPK)

バンプ剥がれ③Bump耐性試験(w/ flex) .

w/パリレン皮膜

20台
150±15um

20台
熱サイクル(-55~+60℃)

w/o→パリレン皮膜で十分な耐性が得られる④放射線試験（センサー耐性は評価済み、ASICを陽子線で評価）
陽子線を照射しながらASICの放射線耐性を調査(リングオシレータ)
6.3ｘ1015 n/cm2→十分な耐性がある

150+25-10um

SOI beam tracker: (原) 鈴木(M2), 大森(B4)

6

位置分解能

微細ピクセル(17um角)、低物質量のSOIセンサーを用いて～GeV電子ビームの高位置精度トラッカー

3-0

2-1

1/運動量(GeV)

3-0
5.73±0.33 um2-1
2.68±0.14 um

東北大ELPHでのビーム試験(0.2~0.8GeV/c)

KEK AR-TB(5GeV e)での予想値

SOI PDD 放射線耐性: (倉知/原) 鈴木(M2)
Pinned depleted diode構造

7

AC-LGAD: (中村/原)植田(M2), 北, 五屋(M1)8

時間分解能にも優れた飛跡検出器→4次元飛跡検出器

国内では唯一のグループ
米国(BNL/UCSC/FNAL)と日米協力

ー米国はEIC用に開発• FNAL TBで時間分解能30psを達成。パッド型
Binary 評価で(5mm□)でEIC用に十分20.3±3.2um
な性能

東北大ELPHでのビーム試験

陽子線放射線耐性
ゲイン電圧が増加

1e14• 増幅層をさらに深くした
新型をHPKと共同開発

5e14

Katana HP laser
IR, Tjitter＝10ps

Track position [mm]𝜎=50.3±0.2ps

Poly-Si電極
可視光などを高速検出：
生命科学等への応用

SPring8 長期利用課題 ⾼エネルギーX線2次元検出器を用いた⾼度物質構造科学研究代表：筑波大 西堀、メンバー Iversen（ユニット招致）
2019/4～2022/10 終了

2年間の予定がコロナ禍により半年延長

新しい検出器を使った主要成果

A basis towards understanding
ultralow thermal conductivity

InTe熱電変換材料のBragg散乱のMEM電子密度解析と散漫散乱の3次元差分二体分布関数解析の組み合わせ
によりInTe内の10％の原子がc軸に沿ったDisorder構造を示すことを発見した。微弱な散漫散乱が観測可能になったのは新しいCdTe検出器の成果である。（2021年11月筑波大、オーフス大でプレスリリース）

J. Zhang et al., Nature Communications 12 (2021) 6709.

9

Dual Combを用いた新しい原子分解能の精密分光手法（ヘテロダインデュアルコム走査トンネル分光法）を確立し画像を得ており現在論文を仕上げ終え投稿を行う直前の段階にある
その他：ホウ素二次元物質関連論文（TREMSでの研究）-(1) J. Mater. Chem. A 9 (2021) 24631-24640 IF:12.732(2) Molecules 26 (2021) 6212. (11 pages)(3) Phys. Rev. Materials 5 (2021) 084007. (8 pages)(4) Communications Materials 2 (2021) 81. (8 pages).Nature姉妹紙(5) Phys. Chem. Chem. Phys. 23 (2021) 7724-7734.
(6) 「触媒技術の動向と展望」（触媒年鑑） (2021) 143-152.

光量子部門 近藤研究室
HBシートの基礎的性質の研究に関して別々のテーマ
で東証一部上場企業7社と別々の共同研究を実施（TREMSでの研究）・科研費：基盤研究（S：分担）採択、基盤研究(B)、新学術領域
研究、池谷科学技術振興財団、宇部興産学術振興財団のプロジェクトをそれぞれ実施（TREMSでの研究）
・JST-CREST「2次元ホウ素未踏マテリアルの創製と機能開拓」（R3-R8）採択：主たる共同研究者（TREMSでの研究）
・NEDO project （単年度）採択：研究代表者（TREMSでの研究）
・特許を3件新規出願（TREMSでの研究）

その他：論文・著書（TREMSでの研究） --------------------(7) J. Hazard. Mate. 425 (2022) 127982. (11 pages)
IF:10.588(8) 物理科学，この1年2022 42-46 (2022).
パリティ編集委員会編，丸善出版, ISBN 978-4-621-30686-4(9) “水素”を使いこなすためのサイエンス ハイドロジェノミクス
3.4節，78-87 (2022).
(10) 図説 表面分析ハンドブック, （近藤：編集委員長） (2021).
日本表面真空学会 編，朝倉書店, ISBN 978-4-254-20170-3

ホウ素と硫黄の新しい二次元物質を世界初生成
H. Kusaka, E. Nishibori, T. Sakurai, T. Kondo*, et al.,J. Mater. Chem. A 9 (2021) 24631-24640
IF:12.732 プレスリリース, 日経新聞，科学新聞ほか

ホウ化水素が水に対して化学的に安定
負電荷のホウ素ネットワークが強固の要因

5-7員環のホウ化水素を世界初生成

K. Rojas, T. Kondo.*, I. Hamada*, et al.,Communications Materials 2 (2021) 81.

（Nature姉妹紙）

M. Niibe, S. Okada, T.
Kondo., I. Matsuda,
et al.,
Phys. Rev. Materials
2 (2021) 81.

10

光量子計測器開発部門の活動報告会
11
構成員会議

6/25

光量子１： 中村浩二（KEK） 新型LGAD検出器が切り拓く次世代飛跡検出器
Next-generation tracking detector explored by the new LGAD sensor
光量子２： 原和彦「宇宙線ミュー粒子を用いた福島第一原子炉の透視」を振り返って
Review of "Muon radiography of Fukushima Daiichi nuclear debris using cosmic muons"

構成員会議 11/25
光量子１：中村浩二（KEK）⾼輝度LHCでのATLAS内部飛跡検出器ITk用ピクセル検出器の設計と建設 Design and Construction of Pixel Detectors for the ATLAS ITk at HL-LHC
光量子２：山田美帆(都立産業技術⾼専) ILC用衝突点検出器の設計に向けたSOIピクセル検出器からの取り組み Activities of SOI Pixel Development for the Design of Vertex Detector at the ILC

光量子ワークショップ 3/22
8つのトーク

北(M1)10月9日「物理学会優秀学生発表賞」

TCHoU Workshop, Photon & Particle Detectors Division
Mar 22, 2022 10:00-12:00

12Session : Zoom : TCHoU DPPD workshop 22 March 2022
https://us02web.zoom.us/j/85858350972?pwd=Y21UMXdQMGsxWldUR3kzVlJ3cjQvdz09
20min each including discussions
Abderrahmane
GHIMOUZ

Development of FoCal-E electronics prototype in ALICE

new PD小沢恭一郎

J-Parc E16 experiment ーlow-mass e+e- measurements with detector challenges ーKEKクロアポ

丹羽綾子

1.5 THz photon counting detectors for Antarctic THz Intensity Interferometry

M2

瀧口風太

Development of wide IF band Receiver of Submillimeter Telescope for simultaneous
observation of CO and CI lines in 500GHz band

M2

北彩友海

Recent development of finely segmented AC-LGAD sensors

M1

鈴木尚紀

Precision beam tracker for the KEK AR-TB based on SOI sensor technology

M2

廣瀬茂輝

Production of microstrip silicon sensors for the HL-LHC ATLAS ITk

中村浩二

Preparation of pixel module production for the HL-LHC ATLAS ITk

KEK連携

北(M1)
10月9日
「物理学会優秀学生発表賞」