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Degradation of charge collection efficiency for 6H-SiC diodes by electron irradiation

電子線照射による6H-SiCダイオードの電荷収集効率低下

岩本 直也; 小野田 忍; 菱木 繁臣; 大島 武; 村上 允*; 中野 逸夫*; 河野 勝泰*

Iwamoto, Naoya; Onoda, Shinobu; Hishiki, Shigeomi; Oshima, Takeshi; Murakami, Makoto*; Nakano, Itsuo*; Kawano, Katsuyasu*

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた耐放射線性の粒子検出器の開発の一環として、SiCエピ膜上に作製したn$$^{+}$$pダイオードの電荷収集効率(CCE)の電子線照射による低下を調べた。室温にてエネルギー1MeVの電子線を最大6$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射した。CCEの評価は酸素15MeVマイクロビームを用いたイオン誘起過渡電流(TIBIC)評価により行った。評価の結果、電子線未照射試料では93%という非常に高いCCEを観測し、1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$の電子線照射後もCCEの低下は観測されなかった。しかし、それ以上の線量ではCCEの低下が観測され、5$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$の電子線照射によりCCEは約65%となった。ダイオードへ印加する逆方向電圧とCCEの関係を解析することでダイオード中の少数キャリア(電子)の拡散長を見積もったところ、未照射では2.5$$mu$$mであった拡散長が電子線照射により徐々に低下し、その結果としてCCEが低下することが判明した。

The 6H-SiC n$$^{+}$$p diodes were fabricated on a p-type substrate. To clarify the radiation resistance of the device performance, the diodes were irradiated with 1MeV-electrons at fluence up to 6$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$ and the Charge Collection Efficiencies (CCEs) and diffusion length (L) of minority carriers were evaluated from the evaluation of the Transient Ion Beam Induced Current (TIBIC). The saturated CCE of 93% was obtained for non-electron irradiated diodes, and the value of CCE was kept up to electron fluences of 1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$, although L decreased to 0.6$$mu$$m from 2.5$$mu$$m by the irradiation. The degradation of CCE was observed at fluences above 5$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$.

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