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High proton radiation tolerance of InAsSb quantum-well-based micro-Hall sensors

InAsSb量子井戸マイクロホールセンサーの高エネルギー陽子線耐性

Abderrahmane, A.*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 柴崎 一郎*; Sandhu, A.*

Abderrahmane, A.*; Ko, P. J.*; Okada, Hiroshi*; Sato, Shinichiro; Oshima, Takeshi; Shibasaki, Ichiro*; Sandhu, A.*

AlInSb/InAsSb/AlInSbヘテロ構造量子井戸マイクロホールセンサーは、高移動度,低有効質量,高電子飽和速度といった優れた特徴をもつことから、宇宙環境への応用が期待されている。しかし、その宇宙放射線に対する耐性については明らかにされていない。そこで、AlInSb/InAsSb/AlInSbヘテロ構造量子井戸マイクロホールセンサーの耐放射線性を明らかにするために、高崎量子応用研究所TIARAのイオン注入器を用いて、380keV陽子線を10$$^{11}sim$$10$$^{16}$$cm$$^{-2}$$照射し、センサーの特性変化を調べた。照射により生成する深い準位の欠陥によって移動度は低下し、10$$^{13}$$cm$$^{-2}$$以上の照射によって磁気感度の低下が生じたが、10$$^{16}$$cm$$^{-2}$$照射後もマイクロホールセンサーとして機能しうることが分かった。これは低軌道(LEO)で換算すると約1000年に相当する照射量であり、耐放射線性は十分に高いことが示された。

Tolerance of AlInSb/InAsSb/AlInSb heterostructures quantum-well-based micro-Hall sensors against proton irradiation of 380 keV and proton fluence in the range 10$$^{11}$$ and 10$$^{16}$$ (proton/cm$$^2$$) is reported. Defects and deep levels induced by proton irradiation into the heterostructures caused decreases in the mobility of the micro-Hall sensors. Degradation of the magnetic sensitivity started at a proton fluence of 10$$^{13}$$ (proton/cm$$^2$$) and continued with increasing proton fluence. The variation of the micro-Hall sensors sensitivity was minimal in low doped AlInSb/InAsSb/AlInSb heterostructure quantum wells. These micro-Hall sensors were operable even at proton fluence of 10$$^{16}$$ (proton/cm$$^{2}$$), which makes these devices suitable for space applications with lifetime of thousands of years in the outer space.

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分野:Engineering, Electrical & Electronic

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