Deep-level defects introduced by 1 MeV electron radiation in AlInGaP for multijunction space solar cells

宇宙用多接合太陽電池材料のAlInGaP中に1MeV電子線照射により導入された深い準位の欠陥

Lee, H. S.*; 山口 真史*; Ekins-Daukes, N. J.*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; 今泉 充*; 大島 武; 伊藤 久義

Lee, H. S.*; Yamaguchi, Masafumi*; Ekins-Daukes, N. J.*; Khan, A.*; Takamoto, Tatsuya*; Agui, Takaaki*; Kamimura, Kunio*; Kaneiwa, Minoru*; Imaizumi, Mitsuru*; Oshima, Takeshi; Ito, Hisayoshi

変換効率30%以上を有する新型宇宙用三接合太陽電池のトップセルとして期待されているAlInGaP半導体へ1MeV電子線照射を行い、キャリア(正孔)濃度の変化及び深い準位の欠陥の発生を調べた。ホール測定により基板の正孔濃度を調べた結果、電子線照射量の増加とともに減少すること、キャリア減少率が1/cmであることが見いだされた。このキャリア減少率は、現在多接合太陽電池のトップセルとして用いられているInGaPの210/cmに比べ小さい値であり、耐放射線性に優れていることが明らかになった。また、450Kまでの深部準位(DLTS)測定を行うことで、照射によりH1, H2の二つの正孔トラップとE1, E2, E3という三つの電子トラップが発生することを見いだし、これらのトラップの温度依存性を解析することでH1がE+0.50V、H2がE+0.90V、E2がE-0.70V、E3がE-0.70Vのエネルギー準位に存在することを決定した。さらにH1及びH2の導入率を見積もったところ0.39/cmであり、キャリア減少率の1/cmとは直接対応しないことが判明し、正孔濃度減少の起源はH1やH2の生成とは関係が薄いことが示唆された。電流注入による劣化の回復減量を調べるために照射後試料に100mA/cmの電流注入を行った。その結果、H2トラップが注入時間の増加とともに減少することが見いだされ、電流注入温度とH2減少量の関係からアニーリング活性化エネルギーを見積もったところ0.60eVが決定できた。

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