Investigation of radiation degradation of Si and GaAlAs optical devices due to gamma-ray and electron irradiation

線及び電子線照射によるSi及びGaAlAs光デバイスの放射線劣化の研究

小野田 忍*; 森 英喜*; 岡本 毅*; 平尾 敏雄; 伊藤 久義; 岡田 漱平

Onoda, Shinobu*; Mori, Hidenobu*; Okamoto, Tsuyoshi*; Hirao, Toshio; Ito, Hisayoshi; Okada, Sohei

宇宙環境で使用される半導体デバイスは、線や電子線によって電気特性が劣化することが知られている。半導体デバイスの中でも光デバイスは高速通信や機器間の信号伝達に有用であることから、人工衛星への積極的な搭載が図られている。このような光デバイスの耐放射線性を向上させる指針を得るために、シリコンフォトダイオード及びガリウム砒素LED(Light Emittng Diode)に線及び電子線を照射し、照射前後のI-V特性の変化を半導体直流パラメータ解析装置(YHP製、4145A)を用いて測定した。線量率効果を調べるため、8.8Gy(Si)/hから8800Gy(Si)/hの広い線量率範囲で線照射を行った。また、電子線照射では線量率を8.310Gy(Si)/hとした。線及び電子線の吸収線量は最大8.010Gy(Si)まで照射した。その結果、シリコンフォトダイオードの場合、動作点での暗電流は照射前に数十pA程度であるが8.010Gy(Si)まで照射すると約2桁増加することがわかり、暗電流が照射線量の約1/2乗に比例して増加することがわかった。一方、ガリウム砒素LEDは、動作点での電流の増加量が1.5倍にとどまった。さらに、線量率依存性はほとんど見られず、シリコンフォトダイオード及びガリウム砒素LEDともに、吸収線量率が異なっても吸収線量が同じであれば電流の増加量はほぼ等しいという結果が得られた。本実験で得られた光デバイスに対する電気特性の劣化を欠陥生成過程に基づき議論する。

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