Defects in an electron-irradiated 6H-SiC diode studied by alpha particle induced charge transient spectroscopy; Their impact on the degraded charge collection efficiency

アルファ線誘起過渡電荷スペクトロスコピーによる電子線照射した6H-SiCダイオード中の欠陥評価; 電荷収集効率に及ぼす影響

岩本 直也*; 小泉 淳*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 大島 武; 児島 一聡*; 小池 俊平*; 内田 和男*; 野崎 眞次*

Iwamoto, Naoya*; Koizumi, Atsushi*; Onoda, Shinobu; Makino, Takahiro; Oshima, Takeshi; Kojima, Kazutoshi*; Koike, Shumpei*; Uchida, Kazuo*; Nozaki, Shinji*

炭化ケイ素(SiC)の耐放射線性に関する知見を得るため、電子線照射により6H-SiC pnダイオード中に発生する欠陥が電荷収集効率に及ぼす影響をアルファ線誘起過渡スペクトロスコピーにより調べた。試料には室温で1MeV電子線を110/cm照射し、照射前後の電荷収集効率をAmから放出される5.486MeVのアルファ線を用いて室温で評価した。その結果、初期には100%近かった電荷収集効率が電子線照射により84%まで低下することが判明した。この原因を調べるため、170310Kの範囲でアルファ線誘起過渡スペクトロスコピー評価を行ったところ、X及びXと名付けられた欠陥中心が発生することが判明した。それぞれの活性化エネルギーを求めたところ、それぞれ、0.30及び0.47eVであった。今回、電荷収集効率を室温で測定していることから、室温近くにピークを持つXが、Xに比べてより電荷収集効率に悪影響を及ぼす欠陥であると推測できる。

In this study, we carried out an attempt to identify the defects responsible for the degraded charge collection efficiency of the 6H-SiC pn diode irradiated with 1 MeV electrons by the alpha particle induced charge transient spectroscopy. To form defects in the SiC crystal, one of the diodes was irradiated with 1 MeV electrons at a fluence of 110 /cm. Collected charges of the diodes were measured in room temperature using 5.486 MeV alpha particles from Am source. After the electron irradiation, the collected charge of the diode at a reverse bias of 100 V decreased to 84% of its initial value. In order to investigate the relationship between degradation of collected charge and defects in detail, time-dependent collected charges of the diodes were measured in temperature ranges from 170 K to 310 K. As a result, two distinct peaks labeled X and X are found for the electron-irradiated diode, and their activation energies are estimated to be 0.30 and 0.47 eV, respectively. These two peaks are considered to correspond to the defect levels introduced by the electron irradiation. In particular, when the diodes are used in room temperature, X is more critical to the charge collection than X.