酸素及びニッケルイオン照射における6H-SiC pnダイオードのTIBIC測定

TIBIC measurement of 6H-SiC pn diodes irradiated with oxygen and nickel ions

岩本 直也; 小野田 忍; 菱木 繁臣; 三島 健太; 大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 神谷 富裕; 坂本 愛理*; 中野 逸夫*; 河野 勝泰*

Iwamoto, Naoya; Onoda, Shinobu; Hishiki, Shigeomi; Mishima, Kenta; Oshima, Takeshi; Sato, Takahiro; Oikawa, Masakazu*; Kamiya, Tomihiro; Sakamoto, Airi*; Nakano, Itsuo*; Kawano, Katsuyasu*

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた粒子検出器開発の一環として、p型六方晶(6H)SiCエピタキシャル膜上に作製したnpダイオードに酸素及びニッケルイオンを入射し、誘起される過渡電流(TIBIC)を測定した。TIBICシグナルを時間積分することで電荷収集量を求め、空乏層中で発生する電荷量の計算値との比較を行った結果、9MeVのニッケルイオンを照射した際の電荷収集効率(CCE)は75%程度であることが判明した。一方、9MeVの酸素イオンの場合、CCEは90%程度であった。イオントラック構造を考慮して生成電荷密度を求め、さらにオージェ再結合を考慮し解析を行った結果、ニッケルのような重イオンでは高濃度電子-正孔対(プラズマ)が発生し、その結果としてプラズマ中でのオージェ再結合が生ずるためにCCEが低下することが判明した。

Transient currents induced in 6H-SiC np by Ni and O ions were evaluated using Transient Ion Beam Induced Current (TIBIC). Charge Collection Efficiency (CCE) was estimated from TIBIC signals. As a results, CCE for 9 MeV-Ni and 9 MeV-O-irradiated 6H-SiC np diodes are 75 and 90 % respectively. From a simulation of ion tracks in which charge distribution and Auger recombination are considered, the origin of the decrease in CCE is explained in terms of the recombination of electron-hole pairs by Auger recombination in high ion beam induced carrier concentration.