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Comparative study of transient current induced in SiC p$$^{+}$$n and n$$^{+}$$p diodes by heavy ion micro beams

重イオンマイクロビームによるSiC p$$^{+}$$nとn$$^{+}$$pダイオードの誘起過渡電流の比較研究

大島 武; 岩本 直也; 小野田 忍; 神谷 富裕; 河野 勝泰*

Oshima, Takeshi; Iwamoto, Naoya; Onoda, Shinobu; Kamiya, Tomihiro; Kawano, Katsuyasu*

炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた荷電粒子検出器開発の一環として、六方晶(6H)SiC基板上にp$$^{+}$$n又はn$$^{+}$$pダイオードを作製し、重イオン入射によるイオン誘起過渡電流評価を行った。9MeV酸素マイクロビームを用いた過渡電流評価の結果、両者とも電荷収集効率が85%であり、同程度の能力を示すことが判明した。このCCEを算出する際、金属電極、p$$^{+}$$又はn$$^{+}$$層や測定系での電荷損失を考慮していないので、これらを考慮するとほぼすべての電荷が収集されたこととなり、SiCは粒子検出器として優れた特性を示すと帰結できる。また、金やニッケルといった重イオンでは、オージェ再結合による電荷収集効率の低下が観測され、SiC検出器を重イオン用として応用する際にはオージェ再結合によるCCEの低下を考慮する必要があることが判明した。

In this study, p$$^{+}$$n and n$$^{+}$$p diodes were fabricated on 6H-SiC epitaxial layers. The transient currents induced in these diodes by the incidence of tens MeV range heavy ion micro beams were collected by the Transient Ion Beam Induced Current (TIBIC) measurement system. The value of Charge Collection Efficiency (CCE) for the SiC diodes was obtained by analyzing the transient currents. As a result using 9 MeV-oxygen ions, the CCE value of around 85 % was obtained from both p$$^{+}$$n and n$$^{+}$$p diodes. Since the CCE value includes non-ionizing energy loss as well as the decay of charge in the measurement system, the obtained CCE value suggests that SiC p$$^{+}$$n as well as n$$^{+}$$p diodes are suitable for particle detectors. For ion species dependence, the values of CCE for both p$$^{+}$$n and n$$^{+}$$p diodes decrease with increasing atomic number of incident ions. This decrease in CCE by heavy ion incidence can be interpreted in terms of Auger recombination in dense electron-hole pairs.

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分野:Instruments & Instrumentation

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