JP6623412B2

JP6623412B2 - Method for producing zinc oxide crystal, zinc oxide crystal, scintillator material, and scintillator detector

Info

Publication number: JP6623412B2
Application number: JP2015088708A
Authority: JP
Inventors: 承生福田; 信彦猿倉; 清水俊彦; 山ノ井航平; 坪井瑞輝; 佑輝南; ジョンフェルナンデスエンピゾメルヴィン; 有田廉; 達広堀; 福田一仁; 高畠正宏; 一公森
Original assignee: FUKUDA CRYSTAL LABORATORY LTD.; Osaka University NUC
Current assignee: FUKUDA CRYSTAL LABORATORY LTD.; University of Osaka NUC
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: JP2016204213A

Description

本発明は、本発明は、ガンマ線によるＺｎＯの結晶の蛍光寿命の制御に関するものである。 The present invention relates to control of the fluorescence lifetime of ZnO crystals by gamma rays.

現在Ｘ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）の開発やＥＵＶ（極端紫外光）リソグラフィーなど、紫外領域からＸ線領域の光源が注目されている。特に現在、サブピコ秒オーダーやフェムト秒オーダーのパルスの紫外光源、Ｘ線光源の活用が期待されており、サブピコ秒オーダーやフェムト秒オーダーに対応するシンチレータが不可欠である。
そこで近年、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のシンチレータ応用が注目されており、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、光電子工学の様々な用途に使用することができるＩＩ−ＶＩ半導体化合物である。その広く直接遷移が生じるバンドギャップ（３．３ｅＶ＝３８０ｎｍ）と大きな励起子結合エネルギー（６０ｍｅＶ）のため、ＺｎＯは強烈かつ効率的な短波長のバンド端付近の励起子発光を室温、またはそれ以上の高温において維持することができる。類似の半導体材料の窒化ガリウム（ＧａＮ）に比べて、その広範囲にわたる利用可能性と高品質の単結晶という利点をＺｎＯは有する。
しかしながら、現在ＥＵＶ光源やＸ線光源のシンチレータとして蛍光寿命が不十分であり、現在酸化亜鉛（ＺｎＯ）の蛍光寿命の短寿命化が期待されている。 At present, light sources in the ultraviolet region to the X-ray region have attracted attention, such as development of X-ray free electron laser (XFEL) and EUV (extreme ultraviolet light) lithography. In particular, at present, utilization of ultraviolet light sources and X-ray light sources of subpicosecond order or femtosecond order pulses is expected, and scintillators corresponding to subpicosecond order or femtosecond order are indispensable.
Therefore, in recent years, scintillator applications of zinc oxide (ZnO) have attracted attention, and zinc oxide (ZnO) is a II-VI semiconductor compound that can be used for various applications in optoelectronics. Due to its wide direct-transition band gap (3.3 eV = 380 nm) and large exciton binding energy (60 meV), ZnO produces intense and efficient exciton emission near the short wavelength band edge at room temperature. , Or higher temperatures. Compared to a similar semiconductor material, gallium nitride (GaN), ZnO has the advantage of its widespread availability and high quality single crystals.
However, at present, the scintillator of the EUV light source and the X-ray light source has an insufficient fluorescence lifetime, and it is expected that the fluorescence lifetime of zinc oxide (ZnO) is shortened at present.

そして、発光寿命を短くする方法として、結晶生成中に不純物をドープする方法や結晶のマイクロ構造化による方法が進められてきた。
しかしこれらの発光寿命を短くする方法は結晶作成中に行うものであり、結晶作成後に蛍光寿命を短くする方法は存在しなかった。
また不純物ドーピングやナノ構造化は結晶内の均一性を確保しにくく、励起光源の入射位置によって発光寿命が変化してしまうという問題点を持っていた。
従って、従来よりも結晶内を均一に短寿命化することができ、結晶作成後に行える短寿命化の方法が必要となった。
それに加えて、サブピコ秒オーダーやフェムト秒オーダーの蛍光寿命が必要とされているため、時間分解能が十分であるとは言えず、これらの手段と同時に用いることができる蛍光寿命を短くできる手段の開発が期待されていた。 As a method of shortening the light emission lifetime, a method of doping impurities during crystal formation and a method of microstructuring a crystal have been advanced.
However, these methods of shortening the emission lifetime are performed during crystal formation, and there is no method of shortening the fluorescence lifetime after crystal formation.
In addition, impurity doping or nanostructuring has a problem in that it is difficult to ensure uniformity in the crystal, and the emission lifetime varies depending on the incident position of the excitation light source.
Therefore, there is a need for a method for shortening the life within the crystal more uniformly than in the prior art and for shortening the life after the crystal is formed.
In addition, fluorescence lifetimes on the order of sub-picoseconds and femtoseconds are required, so that time resolution cannot be said to be sufficient. Was expected.

また、水熱合成法によって作られたＺｎＯは優れたシンチレーション特性が報告されている。
その特性は、光学励起源にかかわらず、ＺｎＯは約１．０ナノ秒の早い蛍光寿命を有する。それに加えて、新しいクエンチング経路の生成に伴う不純物ドーピングか振動子強度を最大にするナノ構造の利用によってＺｎＯの蛍光寿命は格段に向上した。
しかしながら、上記要求を満たすには、この作成されたＺｎＯ結晶の蛍光寿命を制御し、短寿命化することが必要であり、また他の方法を模索する上で、放射線環境の影響は特に重要であり、結晶に対する放射線影響が注目されていた。
それは、高エネルギーかつイオン化された放射線の暴露は構造特性、光学特性、電子特性を変えうるためである。
さらに、バルクＺｎＯ結晶に対する電子と陽子照射に関する調査はすでに行われており、ＺｎＯの応用に関する調査だけでなく、欠陥に関する情報も研究されてきた。 In addition, ZnO produced by a hydrothermal synthesis method has been reported to have excellent scintillation properties.
Its properties are that regardless of the optical excitation source, ZnO has a fast fluorescence lifetime of about 1.0 nanosecond. In addition, the fluorescence lifetime of ZnO has been significantly improved by impurity doping or the use of nanostructures to maximize oscillator strength with the creation of new quenching pathways.
However, in order to satisfy the above requirements, it is necessary to control the fluorescence lifetime of the produced ZnO crystal to shorten it, and the effect of the radiation environment is particularly important in seeking other methods. Attention was paid to the radiation effects on the crystals.
This is because exposure to high-energy and ionized radiation can alter structural, optical, and electronic properties.
In addition, investigations on electron and proton irradiation of bulk ZnO crystals have already been performed, and not only investigations on the application of ZnO but also information on defects have been studied.

特開２０１２−１２５２７号公報JP 2012-12527 A 特開２０１０−５３０１７号公報JP 2010-53017 A 特開２０１３−２１２９６９号公報JP 2013-212969 A

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Lett. 91, 2007, 231117. [3]Y. Furukawa, M. Tanaka, T. Nakazato, T. Tatsumi, M. Nishikino, H.Yamatani, K. Nagashima, T. Kimura, H. Murakami, S. Saito, N. Sarukura, H.Nishimura, K. Mima, Y.Kagamitani, D. Ehrentaut, T. Fukuda, “Temperaturedependence of scintillation properties for a hydrothermal-method-grown zincoxide crystal evaluated by nickel-like silver laser pulses,” J. Opt. Soc. Am. B25, 2008, B118.[3] Y. Furukawa, M. Tanaka, T. Nakazato, T. Tatsumi, M. Nishikino, H. Yamatani, K. Nagashima, T. Kimura, H. Murakami, S. Saito, N. Sarukura, H. Nishimura , K. Mima, Y.Kagamitani, D. Ehrentaut, T. Fukuda, “Temperaturedependence of scintillation properties for a hydrothermal-method-grown zincoxide crystal evaluated by nickel-like silver laser pulses,” J. Opt. Soc. Am. B25 , 2008, B118. [4]T. Nakazato, Y. Furukawa, M. Tanaka, T. Tatsumi, M. Nishikino, H.Yamatani, K. Nagashima, T. Kimura, H. Murakami, S. Saito, T. Shimizu, N.Sarukura, H. Nishimura, K. Mima, Y. Kagamitani, D. Ehrentaut, T. Fukuda,“Hydrothermal-method-grown ZnO single crystal as fast EUV scintillator forfuture lithography,” J. Cryst. Growth 311, 2009, 875-877.[4] T. Nakazato, Y. Furukawa, M. Tanaka, T. Tatsumi, M. Nishikino, H. Yamatani, K. Nagashima, T. Kimura, H. Murakami, S. Saito, T. Shimizu, N. Sarukura , H. Nishimura, K. Mima, Y. Kagamitani, D. Ehrentaut, T. Fukuda, “Hydrothermal-method-grown ZnO single crystal as fast EUV scintillator forfuture lithography,” J. Cryst. Growth 311, 2009, 875-877 . [5]T. Shimizu, K. Yamanoi, K. Sakai, M. Cadatal-Raduban, T.Nakazato, N. Sarukura, M. Kano, A. Wakamiya, D. Ehrentraut, T. Fukuda, M.Nagasono, T. Togashi, S. Matsubara, K. Tono, A. Higashiya, M. Yabashi, H.Kimura, H. Ohashi, T. Ishikawa, “Response time-shortened zinc oxidescintillator for accurate single-shot synchronization of extreme ultravioletfree-electron laser and short-pulse laser,” Appl. Phys. Express 4, 2011,062701.[5] T. Shimizu, K. Yamanoi, K. Sakai, M. Cadatal-Raduban, T. Nakazato, N. Sarukura, M. Kano, A. Wakamiya, D. Ehrentraut, T. Fukuda, M. Nagasono, T Togashi, S. Matsubara, K. Tono, A. Higashiya, M. Yabashi, H. Kimura, H. Ohashi, T. Ishikawa, “Response time-shortened zinc oxidescintillator for accurate single-shot synchronization of extreme ultravioletfree-electron laser. and short-pulse laser, ”Appl. Phys. Express 4, 2011,062701. [6]M. Kano, A. Wakamiya, K. Sakai, K. Yamanoi, M. Cadatal-Raduban,T. Nakazato, T. Shimizu, N. Sarukura, D. Ehrentraut, T. Fukuda.,“Response-time-improved ZnO scintillator by impurity doping,” J. Cryst. Growth318, 2011, 788-790.[6] M. Kano, A. Wakamiya, K. Sakai, K. Yamanoi, M. Cadatal-Raduban, T. Nakazato, T. Shimizu, N. Sarukura, D. Ehrentraut, T. Fukuda., “Response-time -improved ZnO scintillator by impurity doping, ”J. Cryst. Growth318, 2011, 788-790. [7]K. Yamanoi, T. Shimizu, Y. Furukawa, M. Cadatal-Raduban, T.Nakazato, K. Sakai, M. Tsuboi, R. Nishi, N. Sarukura, M. Tanaka, M. Nishikino,H. Yamatani, K. Nagashima, T. Kimura, T. Fukuda, M. Nagasono, T. Togashi, A.Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi, H. Kimura, “Optical propertiesof hydrothermal-method-grown ZnO crystal as EUV laser diagnostics material,” J.Cryst. Growth 362, 2013, 264-267.[7] K. Yamanoi, T. Shimizu, Y. Furukawa, M. Cadatal-Raduban, T. Nakazato, K. Sakai, M. Tsuboi, R. Nishi, N. Sarukura, M. Tanaka, M. Nishikino, H Yamatani, K. Nagashima, T. Kimura, T. Fukuda, M. Nagasono, T. Togashi, A. Higashiya, M. Yabashi, T. Ishikawa, H. Ohashi, H. Kimura, “Optical properties of hydrothermal-method- grown ZnO crystal as EUV laser diagnostics material, ”J. Cryst. Growth 362, 2013, 264-267. [8]J. Wilkinson K.B. Ucer, R.T. Williams, “Picosecond excitonicluminescence in ZnO and other wide-gap semiconductors,” Rad. Meas. 38, 2004,501-505.[8] J. Wilkinson K.B.Ucer, R.T.Williams, “Picosecond excitonicluminescence in ZnO and other wide-gap semiconductors,” Rad. Meas. 38, 2004, 501-505. [9]D.C. Look, D.C. Reynolds, J.W. Hemsky, R.L. Jones, J.R. 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本発明では、従来よりも酸化亜鉛（ＺｎＯ）の結晶内を均一に短寿命化することができ、結晶作成後に行える短寿命化の方法を提供して、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の発光の蛍光寿命の向上することを目的とする。 The present invention provides a method of shortening the life of zinc oxide (ZnO) more uniformly than in the prior art, and providing a method of shortening the life that can be performed after crystal formation. The purpose is to improve.

請求項１に係る発明は、酸化亜鉛単結晶にガンマ線を照射し、該電磁放射線が照射された該酸化亜鉛単結晶を、シンチレータ検出器のシンチレータとして備えさせることを特徴とする紫外線領域からＸ線領域の光源のシンチレータ検出器の製造方法である。The invention according to claim 1 is characterized in that a zinc oxide single crystal is irradiated with gamma rays, and the zinc oxide single crystal irradiated with the electromagnetic radiation is provided as a scintillator of a scintillator detector from an ultraviolet region to an X-ray. 5 is a method of manufacturing a scintillator detector for a light source in a region.
請求項２に係る発明は、前記光源は、Ｘ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）又はＥＵＶ（極端紫外光）リソグラフィーＥＵＶに用いる光源である請求項１記載のシンチレータ検出器の製造方法である。The invention according to claim 2 is the method for manufacturing a scintillator detector according to claim 1, wherein the light source is a light source used for X-ray free electron laser (XFEL) or EUV (extreme ultraviolet light) lithography EUV.
請求項３に係る発明は、前記ガンマ線の光源はコバルト６０であることを特徴とする請求項１又は２記載のシンチレータ検出器の製造方法である。The invention according to claim 3 is the method for manufacturing a scintillator detector according to claim 1 or 2, wherein the light source of the gamma ray is cobalt 60.
請求項４に係る発明は、前記ガンマ線を５０〜１５０ｋＧｙで照射することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のシンチレータ検出器の製造方法である。The invention according to claim 4 is the method for manufacturing a scintillator detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the gamma ray is irradiated at 50 to 150 kGy.
請求項５に係る発明は、前記酸化亜鉛単結晶は、水熱合成法により育成させる請求項１ないし４いずれか１項記載のシンチレータ検出器の製造方法である。The invention according to claim 5 is the method for manufacturing a scintillator detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the zinc oxide single crystal is grown by a hydrothermal synthesis method.
請求項６に係る発明は、前記酸化亜鉛は不純物ドープがないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載のシンチレータ検出器の製造方法である。The invention according to claim 6 is the method for manufacturing a scintillator detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the zinc oxide has no impurity doping.

本発明によれば、発光寿命を短くする方法として、結晶生成中に不純物をドープする方法や結晶のマイクロ構造化による方法が用いずに、構造特性、光学特性、電子特性を変えることができる。
酸化亜鉛単結晶に電磁放射線であるガンマ線照射することにより、蛍光寿命を向上させることができる。
また、不純物をドープする方法や結晶のマイクロ構造化による方法では結晶を生成した後にＺｎＯの蛍光寿命を制御できなかったが、本願発明では酸化亜鉛結晶を生成した後にでもＺｎＯの蛍光寿命を制御できる。
さらに、従来よりも酸化亜鉛（ＺｎＯ）の結晶内を均一に短寿命化することができる。
水熱合成法により育成させれば、大型単結晶で高純度な単結晶が安価に作製できるので、本発明の方法と最適であり、比較例で示した蛍光寿命の向上が達成できる。従って、上記方法に係る発明は、電磁放射線の利用によって、成長後のＺｎＯ結晶に対するシンチレータとしての機能を向上させる代替方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to change the structural characteristics, optical characteristics, and electronic characteristics without using a method of doping impurities during crystal formation or a method of microstructuring a crystal as a method of shortening the light emission lifetime .
By gamma irradiation is electromagnetic radiation to the acid zinc single crystal, it is possible to improve the fluorescence lifetime.
In addition, although the method of doping impurities or the method of microstructuring a crystal cannot control the fluorescence lifetime of ZnO after generating a crystal, the present invention can control the fluorescence lifetime of ZnO even after generating a zinc oxide crystal. .
Furthermore, the life inside the crystal of zinc oxide (ZnO) can be shortened more uniformly than before.
When grown by the hydrothermal synthesis method, a large single crystal and a high purity single crystal can be produced at low cost, which is optimal for the method of the present invention, and the improvement of the fluorescence lifetime shown in the comparative example can be achieved. Therefore, the invention according to the above method can provide an alternative method for improving the function as a scintillator for the grown ZnO crystal by utilizing electromagnetic radiation .

（ａ）本発明の実施例において使用する水熱合成法の概略図である。（ｂ）本発明の実施例において使用する水熱合成法によって得られたＺｎＯ単結晶を示す。（ｃ）本発明の実施例において使用する酸化亜鉛結晶を示す。(A) It is the schematic of the hydrothermal synthesis method used in the Example of this invention. (B) shows a ZnO single crystal obtained by a hydrothermal synthesis method used in Examples of the present invention. (C) shows a zinc oxide crystal used in an example of the present invention. （ａ）本発明の実施例において使用する結晶育成装置例を示す断面図である。（ｂ）本発明の実施例となるガンマ線照時の写真を示す。(A) It is sectional drawing which shows the example of the crystal growth apparatus used in the Example of this invention. (B) The photograph at the time of gamma ray irradiation which becomes an Example of this invention is shown. （ａ）５０ｋＧｙのガンマ線照射前後における透過率を示すグラフである。（ｂ）１００ｋＧｙのガンマ線照射前後における透過率を示すグラフである。(A) is a graph showing transmittance before and after irradiation with 50 kGy gamma rays. (B) It is a graph which shows the transmittance | permeability before and behind the gamma ray irradiation of 100 kGy. （ａ）（ｃ）は、５０ｋＧｙのガンマ線照射前後におけるストリーク像を示すグラフである。（ｂ）（ｄ）は、１００ｋＧｙのガンマ線照射前後におけるストリーク像を示すグラフである。(A) and (c) are graphs showing streak images before and after irradiation with a 50 kGy gamma ray. (B) and (d) are graphs showing streak images before and after irradiation with a 100 kGy gamma ray. （ａ）は、５０ｋＧｙのガンマ線照射前後における発光スペクトルを示すグラフである。（ｂ）は、１００ｋＧｙのガンマ線照射前後における発光スペクトルを示すグラフである。（ｃ）は、５０ｋＧｙのガンマ線照射前後のピークにおける蛍光寿命を示すグラフである。（ｄ）は、１００ｋＧｙのガンマ線照射前後のピークにおける蛍光寿命を示すグラフである。(A) is a graph showing an emission spectrum before and after irradiation with 50 kGy gamma rays. (B) is a graph showing emission spectra before and after irradiation with a 100 kGy gamma ray. (C) is a graph showing the fluorescence lifetime at the peak before and after irradiation with 50 kGy gamma rays. (D) is a graph showing the fluorescence lifetime at the peak before and after irradiation with 100 kGy gamma rays. 吸収線量ごとの高速蛍光寿命、低速蛍光寿命、発光ピークを示すグラフである。It is a graph which shows the fast fluorescence lifetime, the slow fluorescence lifetime, and the emission peak for every absorbed dose. 吸収線量ごとの蛍光寿命を示すグラフである。It is a graph which shows the fluorescence lifetime for every absorbed dose. 吸収線量ごとの発光強度比を示すグラフである。It is a graph which shows the luminescence intensity ratio for every absorbed dose. ガンマ線照射前後のアルファ線励起による発光の蛍光寿命のグラフを示す。4 is a graph showing the fluorescence lifetime of light emission by alpha-ray excitation before and after gamma-ray irradiation.

（酸化亜鉛（ＺｎＯ）の製造方法）
酸化亜鉛（ＺｎＯ）の製造方法については、大型・高純度のＺｎＯ単結晶を得るために近年確立された水熱合成法を用いた。
以下に水熱合成法の概要を説明する。 (Method for producing zinc oxide (ZnO))
As a method for producing zinc oxide (ZnO), a hydrothermal synthesis method established in recent years to obtain a large-sized, high-purity ZnO single crystal was used.
The outline of the hydrothermal synthesis method will be described below.

水熱合成法は従来から水晶の合成方法としてよく知られており、高温高圧水を用い、オートクレーブ内で温度差を与えることにより生じる溶解度の差を利用してバルク単結晶を育成する方法である。
通常、水熱合成法では種結晶と原料のＺｎＯの焼結体をいれ、結晶成長を促すための水酸化カリウム（３ｍｏｌ／ｌ）と水酸化リチウム（１ｍｏｌ／ｌ）を鉱化剤として炉に入れる。
特徴として、成長の際に熱による歪みが少ないことや比較的低温（３００〜５００ ℃）で成長することがある。結晶成長は早くないが、大型容器で大量生産ができるために産業的に有利で、高品質な大型単結晶を安価に作製することのできる方法として注目を集めている。
図１の（ａ）に水熱合成法の概略図、（ｂ）に水熱合成法によって得られたＺｎＯ単結晶をそれぞれ示す。 The hydrothermal synthesis method is conventionally well known as a method of synthesizing quartz, and is a method of growing a bulk single crystal by using a difference in solubility caused by giving a temperature difference in an autoclave using high-temperature and high-pressure water. .
Usually, in the hydrothermal synthesis method, a sintered body of seed crystal and raw material ZnO is put, and potassium hydroxide (3 mol / l) and lithium hydroxide (1 mol / l) for promoting crystal growth are used as mineralizers. Put in the furnace.
Characteristically, during the growth, there is little distortion due to heat, and the growth occurs at a relatively low temperature (300 to 500 ° C.). Although crystal growth is not fast, it is industrially advantageous because it can be mass-produced in a large container, and is attracting attention as a method for producing high-quality large single crystals at low cost.
FIG. 1A shows a schematic diagram of the hydrothermal synthesis method, and FIG. 1B shows a ZnO single crystal obtained by the hydrothermal synthesis method.

（単結晶育成炉）
酸化亜鉛単結晶を製造するための装置を図２（ａ）に示す。図２（ａ）に示す装置は、特許文献１記
載の装置である。 (Single crystal growing furnace)
FIG. 2A shows an apparatus for producing a zinc oxide single crystal. The device shown in FIG. 2A is the device described in Patent Document 1.

特許文献１の記載に従い説明する。この装置は、水熱合成法により単結晶の育成を行う
ための単結晶育成炉（以下、単に育成炉と呼ぶ）である。 A description will be given according to the description in Patent Document 1. This apparatus is a single crystal growing furnace (hereinafter simply referred to as a growing furnace) for growing a single crystal by a hydrothermal synthesis method.

図２（ａ）に示すように、育成炉１は、炉本体２の外周囲に電気炉３が配設されている。
この電気炉３によって炉本体２が加熱されるようになっている。上記炉本体２は、上部が開放された有底円筒状であり、上端開口２１には、炉本体２の内部を密閉するための蓋体２２が装着されている。
この蓋体２２には、炉本体２の内部圧力を計測するための圧力計２２ａが取り付けられている。更に、炉本体２の内部には、白金製の円筒状の育成容器２４が収められている。この育成容器２４の内部空間４は密閉されており、この内部空間４の上下方向中間位置には対流制御板２３が配設されている。この対流制御板２３によって、育成容器２４の内部空間４は、下側の原料室４１と上側の育成室４２とに仕切られている。 As shown in FIG. 2A, the growth furnace 1 has an electric furnace 3 arranged around the furnace body 2.
The furnace main body 2 is heated by the electric furnace 3. The furnace main body 2 has a bottomed cylindrical shape with an open top, and a lid 22 for sealing the inside of the furnace main body 2 is attached to the upper end opening 21.
A pressure gauge 22 a for measuring the internal pressure of the furnace main body 2 is attached to the lid 22. Furthermore, inside the furnace main body 2, a cylindrical growth container 24 made of platinum is housed. The internal space 4 of the breeding container 24 is sealed, and a convection control plate 23 is provided at an intermediate position in the vertical direction of the internal space 4. The convection control plate 23 partitions the internal space 4 of the growing container 24 into a lower raw material chamber 41 and an upper growing chamber 42.

上記原料室４１には、育成用原料である酸化亜鉛の単結晶原料５，５，…が収容されて
いる。一方、育成室４２には、単結晶育成棚６１に支持された複数枚の種結晶６，６，
…が収容されている。 The raw material chamber 41 contains zinc oxide single crystal raw materials 5, 5,. On the other hand, a plurality of seed crystals 6, 6, 6
… Is housed.

また、この育成容器２４の内部空間４には、育成用溶液（アルカリ溶液）を充填した。
本例ではＫＯＨの水溶液を充填した。 The inner space 4 of the growing container 24 was filled with a growing solution (alkaline solution).
In this example, an aqueous solution of KOH was filled.

（結晶）
本実験で使用したＺｎＯのサンプルは、水熱合成法により作製した。
母結晶の大きさは約２インチで、純度は高く、最も不純物濃度が高いＬｉでも１ｐｐｍ未満であり、欠陥濃度も極めて少ない高純度高品質の結晶である。このバルクＺｎＯ結晶を１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍにカットし研磨したもの使用した。
実際に使用したサンプルを図１（ｃ）に示す。 (crystal)
The ZnO sample used in this experiment was prepared by a hydrothermal synthesis method.
The size of the mother crystal is about 2 inches, the purity is high, the highest impurity concentration of Li is less than 1 ppm, and the defect concentration is very low. This bulk ZnO crystal was cut into 10 mm × 10 mm × 0.5 mm and polished.
The sample actually used is shown in FIG.

酸化亜鉛単結晶を育成する前に、種結晶６の表面を研磨した。 Before growing the zinc oxide single crystal, the surface of the seed crystal 6 was polished.

研磨を次の通り行った。
荒研磨：ＳｉＣ砥粒を使用した機械荒研磨
中研磨：ダイヤモンドの砥粒を使用した中研磨
仕上げ研磨：バフ板と水を使用した仕上げ研磨 Polishing was performed as follows.
Rough polishing: Mechanical rough polishing using SiC abrasive grains Medium polishing: Medium polishing using diamond abrasive grains Finish polishing: Finish polishing using a buff plate and water

（電磁放射線照射）
電磁放射線照射については、大阪大学産業科学研究所附属の量子ビーム科学研究施設にあるガンマ線照射施設を利用して、ＺｎＯ単結晶にガンマ線を照射した。放射線照射施設内は室温、大気圧である。
コバルト６０のガンマ線源は現在３種類あり、線源強度、距離１ｍでの実行線量率、線源の大きさは以下の表１ようになっている。

表１コバルト６０ガンマ線源の特性１
線源名線源強度距離１ｍでの線源の大きさ
実効線量率
Ｒａｂｂｉｔ１１ 248.9ＴＢｑ 75.9（Ｇｙ／ｈ） 200ｍｍＬ×20ｍｍφ
Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ 62.7ＴＢｑ 19.1（Ｇｙ／ｈ） 200ｍｍＬ×20ｍｍφ
Ｄｏｇ８２ 5.88ＴＢｑ 1.79（Ｇｙ／ｈ） 150ｍｍＬ×25ｍｍφ
（２０１３年１０月１日時点；線量率は水に対してのもの）

このガンマ線照射施設のガンマ線源はコバルト６０で、ガンマ線を放出した。
コバルト６０のガンマ線源の特性は、線源Ｒａｂｂｉｔ１１を使用した。 (Irradiation of electromagnetic radiation)
Regarding electromagnetic radiation irradiation, ZnO single crystals were irradiated with gamma rays using a gamma ray irradiation facility at the quantum beam science research facility attached to the Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University. The inside of the irradiation facility is at room temperature and atmospheric pressure.
At present, there are three types of cobalt 60 gamma ray sources. The source intensity, the effective dose rate at a distance of 1 m, and the source size are as shown in Table 1 below.

Table 1 Characteristics of cobalt 60 gamma ray source 1
Source name Source intensity Size of source at 1m distance
Effective dose rate Rabbit11 248.9TBq 75.9 (Gy / h) 200mmL × 20mmφ
Millennium 62.7TBq 19.1 (Gy / h) 200mmL × 20mmφ
Dog82 5.88TBq 1.79 (Gy / h) 150mmL × 25mmφ
(As of October 1, 2013; dose rates are for water)

The gamma ray source of this gamma ray irradiation facility was cobalt 60 and emitted gamma rays.
As a characteristic of a gamma ray source of cobalt 60, a source Rabbit11 was used.

バルクＺｎＯ結晶をコバルト６０のガンマ線源を用いてガンマ線を照射することで、蛍光寿命を短くした。
水熱合成法によって生成したバルクＺｎＯ結晶を１０×１０×０．５立方ミリメートル、面指数（０００１）でスライスし、その後鏡面仕上げを有するように両面を研磨した。 The fluorescence lifetime was shortened by irradiating the bulk ZnO crystal with gamma rays using a gamma ray source of cobalt 60.
Bulk ZnO crystals produced by hydrothermal synthesis were sliced at 10 × 10 × 0.5 cubic millimeters with a plane index (0001) and then polished on both sides to have a mirror finish.

１メートルの距離で７１．１Ｇｙ／ｈの吸収線量率をもつガンマ線照射施設でその結晶にガンマ線を照射した。
図２（ｂ）に、ガンマ線照時の写真を示す。 The crystals were gamma-irradiated at a distance of one meter at a gamma-irradiation facility with an absorbed dose rate of 71.1 Gy / h.
FIG. 2B shows a photograph at the time of gamma ray irradiation.

照射時間、その結晶とガンマ線源の距離から吸収線量を測定し、蛍光寿命の向上を測定した。
照射時間Ｔと線源とＺｎＯサンプルとの距離ｒを変化させることで吸収線量が１０ｋＧｙ、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙ、及び１５０ｋＧｙのサンプルを作成し、ガンマ線照射前後のＺｎＯ単結晶の比較を行った。 The absorption dose was measured from the irradiation time and the distance between the crystal and the gamma-ray source, and the improvement of the fluorescence lifetime was measured.
By changing the irradiation time T and the distance r between the radiation source and the ZnO sample, samples with absorption doses of 10 kGy, 50 kGy, 100 kGy, and 150 kGy were prepared, and ZnO single crystals before and after gamma ray irradiation were compared.

Comparative example

（ガンマ線照射前後のＺｎＯの比較実験）
本例では、ＺｎＯ単結晶の発光の蛍光寿命を測定した。
それに加えてシンチレータとして発光波長が扱いやすく、材料そのものが発光した光を吸収しないことが重要である。そのため、発光波長のピーク、光透過率も評価した。
また、ＺｎＯ単結晶はアルファ線のシンチレータに対しても応用が期待されている。
そこで、本発明では、ガンマ線照射前後のＺｎＯ単結晶のアルファ線励起における発光特性評価も行った。 (Comparison experiment of ZnO before and after gamma ray irradiation)
In this example, the fluorescence lifetime of luminescence of the ZnO single crystal was measured.
In addition, it is important that the emission wavelength is easy to handle as a scintillator, and that the material itself does not absorb the emitted light. Therefore, the emission wavelength peak and the light transmittance were also evaluated.
Further, the ZnO single crystal is expected to be applied to a scintillator for alpha rays.
Therefore, in the present invention, the luminescence characteristics of the ZnO single crystal before and after gamma-ray irradiation in alpha-ray excitation were also evaluated.

（光透過率）
本測定にはダブルビーム光学系分光光度計（日立、Ｕ−４１００）を用いた。
図３に、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙのガンマ線を照射したＺｎＯサンプルのガンマ線照射前後の波長３００ｎｍから６００ｎｍおける透過率のグラフを示す。
グラフでは、６００ｎｍの透過率を１００として規格化したグラフであり、横軸は波長、縦軸は６００ｎｍの透過率に対する透過率を示している。
ガンマ線照射前後で可視光領域における光透過率を測定したところ、ガンマ線照射前後において透過率の変化は全く見られなかった。カットオフ波長、吸収端にも変化は全く見られなかった。 (Light transmittance)
For this measurement, a double beam optical system spectrophotometer (Hitachi, U-4100) was used.
FIG. 3 is a graph showing the transmittance of the ZnO sample irradiated with 50 kGy and 100 kGy gamma rays at a wavelength of 300 nm to 600 nm before and after gamma ray irradiation.
The graph is a graph in which the transmittance at 600 nm is normalized as 100, and the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the transmittance with respect to the transmittance at 600 nm.
When the light transmittance in the visible light region was measured before and after gamma ray irradiation, no change in transmittance was observed before and after gamma ray irradiation. No changes were seen in the cutoff wavelength and the absorption edge.

（フォトルミネセンス）
本実験では、レーザー光源をＺｎＯ単結晶に照射し励起させ、その発光の発光波長、蛍光寿命を評価した。
レーザー光源にはチタンサファイア（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）レーザーを用いた。チタンサファイアレーザーの波長は８７０ｎｍであり、その３倍波の２９０ｎｍの波長を用いて実験を行った。
発光の波長、蛍光寿命を評価にはストリークカメラを使用した。
ＺｎＯ単結晶は、励起波長にかかわらず３８０ｎｍ付近で発光する。 (Photoluminescence)
In this experiment, a ZnO single crystal was irradiated with a laser light source to excite it, and the emission wavelength of the emitted light and the fluorescence lifetime were evaluated.
A titanium sapphire (Ti: Sapphire) laser was used as a laser light source. The wavelength of the titanium sapphire laser was 870 nm, and the experiment was performed using a wavelength of 290 nm, which is a third harmonic of the wavelength.
A streak camera was used to evaluate the emission wavelength and fluorescence lifetime.
The ZnO single crystal emits light at around 380 nm regardless of the excitation wavelength.

（時間波長スペクトル）
図４に、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙのガンマ線を照射した前後のＺｎＯサンプルのストリークカメラによる時間波長スペクトルを示す。
これは、ＺｎＯ結晶の室温におけるバンド端付近の発光を捉えたストリーク像である。
ガンマ線照射前が（ａ）（ｂ）、ガンマ線照射後が（ｃ）（ｄ）である。
グラフにおいて横軸は減衰が始まった地点を０とした時間軸、縦軸は波長３９０ｎｍを中心とした波長軸を表しており、色が濃くなるほど強度が強いことを示している。
従って、図４では、ガンマ線照射前後においてＺｎＯの発光が変化したことを示している。 (Time wavelength spectrum)
FIG. 4 shows a time wavelength spectrum of a ZnO sample before and after irradiation with 50 kGy and 100 kGy gamma rays by a streak camera.
This is a streak image capturing light emission near the band edge of the ZnO crystal at room temperature.
(A) and (b) before gamma ray irradiation and (c) and (d) after gamma ray irradiation.
In the graph, the abscissa represents the time axis with the point at which attenuation began to be 0, and the ordinate represents the wavelength axis centered on the wavelength of 390 nm, and the darker the color, the stronger the intensity.
Accordingly, FIG. 4 shows that the emission of ZnO changed before and after gamma ray irradiation.

（発光スペクトル、ピークにおける蛍光寿命）
図５に、５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙのガンマ線を照射した前後のＺｎＯサンプルの発光スペクトル及びピークにおける蛍光寿命のグラフを示す。
これは、ＺｎＯ結晶の室温におけるバンド端付近の発光のスペクトル的、時間的なグラフである。
これらのグラフは図４のストリーク像から解析したグラフであり、励起光は２９０ｎｍとなっている。
図５（ａ）（ｂ）の発光スペクトルのグラフにおいては、横軸が波長、縦軸が強度を示している。
また、図５（ｃ）（ｄ）のピークにおける蛍光寿命のグラフにおいては、横軸は減衰が始まった地点を０とした時間軸、縦軸は減衰が始まった地点での強度を１としたときの強度を示している。 (Emission spectrum, fluorescence lifetime at peak)
FIG. 5 shows graphs of the emission spectrum and the fluorescence lifetime at the peak of the ZnO sample before and after irradiation with 50 kGy and 100 kGy gamma rays.
This is a spectral and temporal graph of the emission near the band edge of the ZnO crystal at room temperature.
These graphs are graphs analyzed from the streak image of FIG. 4, and the excitation light is 290 nm.
In the graphs of the emission spectra in FIGS. 5A and 5B, the horizontal axis indicates the wavelength and the vertical axis indicates the intensity.
In the graphs of the fluorescence lifetimes at the peaks of FIGS. 5C and 5D, the horizontal axis represents the time at which the point at which the attenuation started is 0, and the vertical axis represents the intensity at the point at which the attenuation began. The intensity at the time is shown.

図５（ａ）（ｂ）より、ガンマ線を照射することで発光のピークが短波長側にシフトした。５０ｋＧｙ、１００ｋＧｙのガンマ線を照射した場合、ともにピークが６ｎｍ短波長側にシフトした。
また発光スペクトルの半値幅はガンマ線照射前後で変化は見られなかった。
図５（ｃ）（ｄ）より、発光のピークと同様に、蛍光寿命に関してもガンマ線を照射することで変化が見られた。
従って、図５ではガンマ線照射前後においてＺｎＯの蛍光寿命が短くなり、発光ピークが短波長側に変化していることを示している。 5 (a) and 5 (b), the emission peak shifted to the shorter wavelength side by gamma ray irradiation. In the case of irradiation with 50 kGy and 100 kGy gamma rays, both peaks shifted to the shorter wavelength side by 6 nm.
The half width of the emission spectrum did not change before and after gamma irradiation.
5 (c) and 5 (d), similarly to the emission peak, the fluorescence lifetime was changed by gamma irradiation.
Therefore, FIG. 5 shows that the fluorescence lifetime of ZnO becomes short before and after gamma ray irradiation, and the emission peak changes to the short wavelength side.

ＺｎＯ単結晶の発光の減衰は二重指数関数でフィッティングできる。
強度Ｆ（ｔ）、時間をｔ（減衰が始まった時間をｔ＝０とする）、高速蛍光寿命をτ１、低速蛍光寿命をτ２、高速蛍光寿命、低速蛍光寿命に起因する発光の強度比をＦ１、Ｆ２（Ｆ１＋Ｆ２＝１）とすると発光の減衰は以下の式（１）ように表せる。
ここで、高速蛍光寿命は励起子由来の発光の蛍光寿命、低速蛍光寿命は励起子として扱われないキャリアの発光の蛍光寿命である。

Ｆ（ｔ）＝Ｆ１ｅｘｐ（−ｔτ１）＋Ｆ２ｅｘｐ（−ｔτ２）式（１）
The decay of the luminescence of the ZnO single crystal can be fitted by a double exponential function.
The intensity F (t), the time is t (the time when the decay has started is assumed to be t = 0), the fast fluorescence lifetime is τ1, the slow fluorescence lifetime is τ2, and the intensity ratio of light emission caused by the fast fluorescence lifetime and the slow fluorescence lifetime is Assuming that F1 and F2 (F1 + F2 = 1), the attenuation of light emission can be expressed by the following equation (1).
Here, the fast fluorescence lifetime is the fluorescence lifetime of light emission derived from excitons, and the slow fluorescence lifetime is the fluorescence lifetime of light emission of carriers not treated as excitons.

F (t) = F1exp (−tτ1) + F2exp (−tτ2) Equation (1)

５０ｋＧｙのガンマ線を照射した場合、元の蛍光寿命はτ１＝０．５２ｎｓ、τ２＝２．１０ｎｓであったのに対して、約８０パーセントであるτ１＝０．３８ｎｓ、τ２＝１．７１ｎｓとなった。
また１００ｋＧｙのガンマ線を照射した場合、元の蛍光寿命はτ１＝０．５９ｎｓ、τ２＝２．０２ｎｓであったのに対して、約７０パーセントであるτ１＝０．４２ｎｓ、τ２＝１．５８ｎｓであった。
従って、照射後の蛍光寿命は、元の蛍光寿命を基準にして１４０ピコ秒から４４０ピコ秒早くすることに成功した。 When irradiated with 50 kGy gamma rays, the original fluorescence lifetimes were τ1 = 0.52 ns and τ2 = 2.10 ns, whereas τ1 = 0.38 ns and τ2 = 1.71 ns, which are about 80%. became.
When irradiation with 100 kGy gamma rays, the original fluorescence lifetimes were τ1 = 0.59 ns and τ2 = 2.02 ns, whereas τ1 = 0.42 ns and τ2 = 1.58 ns, which are about 70%. there were.
Therefore, the fluorescence lifetime after irradiation was successfully increased from 140 picoseconds to 440 picoseconds based on the original fluorescence lifetime.

（ガンマ線の吸収線量との関係）
ガンマ線の吸収線量に対する依存性をみるため、高速蛍光寿命、低速蛍光寿命、ピーク波長を図６、７のグラフに示す。
図６はガンマ線照射量ごとのＺｎＯの高速蛍光寿命、低速蛍光寿命、発光ピークを示している。
図７は、ガンマ線照射量ごとのＺｎＯのバンド端付近の発光曲線を示している。
図８は、吸収線量ごとの発光強度比を示している。 (Relationship with absorbed dose of gamma rays)
To see the dependence of the gamma ray on the absorbed dose, the fast fluorescence lifetime, the slow fluorescence lifetime, and the peak wavelength are shown in the graphs of FIGS.
FIG. 6 shows the fast fluorescence lifetime, slow fluorescence lifetime, and emission peak of ZnO for each gamma ray irradiation amount.
FIG. 7 shows emission curves near the band edge of ZnO for each gamma ray irradiation amount.
FIG. 8 shows the emission intensity ratio for each absorbed dose.

図６は、ガンマ線照射量ごとのバルクＺｎＯ結晶のバンド端付近の蛍光寿命と発光ピークの中心が表わされている。
図６より、発光ピークにおいては、ガンマ線の吸収線量が増加するごとに短波長側にシフトするという現象は見られなかった。
ガンマ線を照射しなかった場合、発光ピークは３８５ｎｍであるのに対して、５０ｋＧｙ以上の吸収線量ではどのような吸収線量でも３８０ｎｍ付近にピークがある。
また、高速蛍光寿命、低速蛍光寿命はともに５０ｋＧｙ以上の吸収線量では少しずつ短くなっているものの、発光ピークと同様に大きな変化が見られなかった。 FIG. 6 shows the fluorescence lifetime near the band edge of the bulk ZnO crystal and the center of the emission peak for each gamma ray irradiation dose.
FIG. 6 shows that the phenomenon that the emission peak shifts to the shorter wavelength side as the absorbed dose of the gamma ray increases is not observed.
When gamma rays were not irradiated, the emission peak was at 385 nm, whereas for an absorbed dose of 50 kGy or more, there was a peak near 380 nm for any absorbed dose.
In addition, although the fast fluorescence lifetime and the slow fluorescence lifetime both gradually decreased with an absorbed dose of 50 kGy or more, no significant change was observed as in the emission peak.

しかし、図７のグラフのように高速蛍光寿命、低速蛍光寿命を同時に考えることによって、吸収線量が大きくなるにつれて蛍光寿命は短くなるということが言える。
従って、ガンマ線の吸収線量が増加するごとに、蛍光寿命が短くなる。
これは高速成分、低速成分の双方が短くなることに起因するが、それに加えて、図８より低速成分に対し高速成分の強度比が増加することにも起因すると考えられる。
このことは、吸収線量が増加することで励起子として扱えないキャリアが減少することを表している。 However, by simultaneously considering the fast fluorescence lifetime and the slow fluorescence lifetime as shown in the graph of FIG. 7, it can be said that the fluorescence lifetime becomes shorter as the absorbed dose increases.
Therefore, as the absorbed dose of gamma rays increases, the fluorescence lifetime shortens.
This is because both the high-speed component and the low-speed component are shortened. In addition to this, it is considered that the intensity ratio of the high-speed component to the low-speed component increases as shown in FIG.
This indicates that the carriers that cannot be treated as excitons decrease as the absorbed dose increases.

（アルファ線励起光子計測）
図９に、１０ｋＧｙのガンマ線を照射したＺｎＯサンプルのガンマ線照射前後のアルファ線による発光の減衰のグラフを示す。
グラフの横軸は減衰が始まった地点を０とした時間軸、縦軸は減衰が始まった地点での測定電圧を１としたときの測定電圧である。
ガンマ線照射前後において、アルファ線励起による発光の蛍光寿命に変化は見られなかった。従って、アルファ線励起の発光に関してはガンマ線照射の影響がないと考えられる。 (Alpha-excited photon measurement)
FIG. 9 is a graph showing attenuation of alpha-ray emission before and after gamma ray irradiation of a ZnO sample irradiated with 10 kGy gamma ray.
The horizontal axis of the graph is a time axis with the point at which the attenuation starts being set to 0, and the vertical axis is the measured voltage when the measured voltage at the point at which the attenuation starts is set to 1.
Before and after gamma ray irradiation, no change was observed in the fluorescence lifetime of light emitted by alpha ray excitation. Therefore, it is considered that there is no influence of gamma ray irradiation on the emission of alpha ray excitation.

（考察結果）
上記の測定の結果、ガンマ線の照射により、発光寿命が短縮された。
そして、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の蛍光寿命を向上させる方法として、バルクＺｎＯ単結晶のガンマ線照射が有効である。
ここで、ガンマ線照射によって発光の蛍光寿命が短くなった原因として、ガンマ線によって結晶内に欠陥が生成したためと考えられる。
具体的には、蛍光寿命を元の蛍光寿命を基準にして１４０ピコ秒から４４０ピコ秒早くすることに成功した。
このことは結晶を生成した後にでもＺｎＯの蛍光寿命を制御できることを表している。
これらより、ガンマ線の照射により、発光寿命が短縮されていることがわかる。つまり、ガンマ線を照射することで蛍光寿命を短くするという本実験の目的を達成し、蛍光寿命の短寿命化に成功したといえる。 (Discussion results)
As a result of the above measurement, the emission life was shortened by gamma ray irradiation.
As a method for improving the fluorescence lifetime of zinc oxide (ZnO), gamma irradiation of a bulk ZnO single crystal is effective.
Here, it is considered that the reason why the fluorescence lifetime of light emission was shortened by gamma ray irradiation is that defects were generated in the crystal by gamma rays.
Specifically, it succeeded in shortening the fluorescence lifetime from 140 picoseconds to 440 picoseconds based on the original fluorescence lifetime.
This indicates that the fluorescence lifetime of ZnO can be controlled even after the formation of the crystal.
From these, it can be seen that the emission lifetime is shortened by gamma ray irradiation. That is, it can be said that the purpose of this experiment of shortening the fluorescence lifetime by irradiating gamma rays was achieved, and the fluorescence lifetime was shortened.

ガンマ線の吸収線量が大きくなるほど蛍光寿命が短くなった。
この原因として、ガンマ線による結晶内の欠陥の量が増加し、捕らえられる電子が増加したためと考えられる。
また可視光領域における透過率に変化はなかった。そのため可視光領域においては透明な素材として用いることができる。
さらに、蛍光寿命を４００ピコ秒早めたＺｎＯは、それに関係したシンチレータ及びそれに基づく応用シンチレーション検出器に期待できる。
これは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にガンマ線照射を用いることで今までにない最速な蛍光寿命をもった短波長光源用シンチレータの開発が期待できる。 The fluorescence lifetime shortened as the absorbed dose of gamma rays increased.
It is considered that this is because the amount of defects in the crystal due to gamma rays increased and the number of captured electrons increased.
Also, there was no change in the transmittance in the visible light region. Therefore, it can be used as a transparent material in the visible light region.
Furthermore, ZnO whose fluorescence lifetime has been shortened by 400 picoseconds can be expected in a scintillator related thereto and an applied scintillation detector based thereon.
It is expected that the development of a scintillator for a short wavelength light source having the fastest fluorescence lifetime by using gamma ray irradiation on zinc oxide (ZnO) will be achieved.

本願では、酸化亜鉛結晶に電磁放射線を照射することにより、蛍光寿命を制御することができ、従来方法に比べて、簡単により精度の高いＺｎＯのシンチレータを作成することができる。 In the present application, by irradiating the zinc oxide crystal with electromagnetic radiation, the fluorescence lifetime can be controlled, and a ZnO scintillator with higher accuracy can be easily produced as compared with the conventional method.

１育成炉
２炉本体
２１上端開口
２２蓋体
２２ａ圧力計
２３対流制御板
２４育成容器
３電気炉
４内部空間
４１原料室
４２育成室
５単結晶原料
６種結晶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth furnace 2 Furnace main body 21 Upper end opening 22 Lid 22a Pressure gauge 23 Convection control plate 24 Growth vessel 3 Electric furnace 4 Internal space 41 Raw material room 42 Growth room 5 Single crystal raw material 6 Seed crystal

Claims

Irradiating the zinc oxide single crystal with gamma rays, the zinc oxide single crystal irradiated with the electromagnetic radiation is provided as a scintillator of a scintillator detector, a scintillator detector of a light source in the ultraviolet region to the X-ray region. Production method.

The method for manufacturing a scintillator detector according to claim 1, wherein the light source is a light source used for X-ray free electron laser (XFEL) or EUV (extreme ultraviolet light) lithography EUV.

3. The method according to claim 1, wherein the light source of the gamma ray is cobalt 60.

The method for manufacturing a scintillator detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the gamma ray is irradiated at 50 to 150 kGy.

The method for manufacturing a scintillator detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the zinc oxide single crystal is grown by a hydrothermal synthesis method.

The method for manufacturing a scintillator detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the zinc oxide has no impurity doping.