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Characterization of charge generated in silicon carbide n$$^{+}$$p diodes using transient ion beam-induced current

炭化ケイ素pnダイオードに生成された電荷のイオン誘起過渡電流による特性評価

大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 山川 猛; 小野田 忍; 若狭 剛史; Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 伊藤 久義; 木下 明将*; 田中 礼三郎*; 中野 逸夫*; 岩見 基弘*; 福島 靖孝*

Oshima, Takeshi; Sato, Takahiro; Oikawa, Masakazu*; Yamakawa, Takeshi; Onoda, Shinobu; Wakasa, Takeshi; Laird, J. S.; Hirao, Toshio; Kamiya, Tomihiro; Ito, Hisayoshi; Kinoshita, Akimasa*; Tanaka, Reisaburo*; Nakano, Itsuo*; Iwami, Motohiro*; Fukushima, Yasutaka*

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた放射線粒子検出器開発の一環として、SiC pnダイオードにイオンが入射した時に発生する電荷の収集挙動を調べた。実験はTIARAのタンデム加速器に接続するマイクロビームラインにて、15MeV酸素イオンを用いて行った。シングルイオンヒットによるイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を測定したところ、SiC pnダイオードへの印加電圧の増加に従い過渡電流波形のピーク強度が大きくなること及び収集時間が短くなることが見いだされた。さらに、過渡電流を積算することで収集電荷を見積もった結果、印加電圧が低く空乏層がイオンの飛程より短い場合は、ファネリング効果によって空乏層より深い領域で発生した電荷が収集されることが判明した。また、空乏層長がイオンの飛程より長くなる印加電圧150Vでは、ほぼ100%の電荷収集効率となり、SiC pnダイオードが粒子検出器として応用可能であることが確認された。

In order to develop particle detectors based on SiC semiconductor, SiC pn-diodes were irradiated with microbeam of 15MeV oxygen ions. The transient current was measured using the single ion hit transient ion beam induced current (TIBIC) system at TIARA. As the results, peak intensity of transient current induded by ion irradiation increased and falltime decreased with increasing applied bias. By the integration of transient current, the charge collection was estimated. It was found that charges generated in deeper region beyond the depletion layer can be collected by the funneling effect.

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