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論文

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

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

IEEE Electron Device Letters, 35(12), p.1305 - 1307, 2014/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Engineering, Electrical & Electronic)

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。

論文

Proton irradiation enhancement of low-field negative magnetoresistance sensitivity of AlGaN/GaN-based magnetic sensor at cryogenic temperature

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

IEEE Electron Device Letters, 35(11), p.1130 - 1132, 2014/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.52(Engineering, Electrical & Electronic)

宇宙用磁気センサーへの応用が期待されるAlGaN/GaNマイクロホールセンサーの縦方向と横方向の磁気抵抗に対する陽子線照射効果を明らかにするため、室温にて380keV陽子線を10$$^{14}$$cm$$^{-2}$$の線量照射した。磁気特性変化を調べた結果、照射後も同等の磁気感度を維持し、4Kといった低温における最低検出磁気強度もほぼ同等であった。一方、磁気抵抗感度は160から417V/(A$$cdot$$T)へとむしろ向上することが分かった。この値は、これまで報告されてきたAlGaN/GaN系マイクロホールセンサーの磁気抵抗感度の中で最高値である。このことから、このレベルの線量の陽子線照射により磁気抵抗感度の改善が図れることを明らかにした。

論文

Effect of annealing on proton irradiated AlGaN/GaN based micro-Hall sensors

Abderrahmane, A.*; 高橋 大樹*; 田代 起也*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

AIP Conference Proceedings 1585, p.123 - 127, 2014/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:55.09

380keV陽子線を1$$times10^{14}$$, 1$$times10^{15}$$, 1$$times10^{16}$$cm$$^{-2}$$照射したAlGaN/GaNマイクロホールセンサーの673Kでの熱処理の影響を調べた。カソードルミネッセンス測定を室温で行い、熱処理前後での変化を調べたところ、GaN層からのバンド間発光の回復が起こっていることが分かった。また、磁気特性や増加した直列抵抗の回復が観察されたが、高照射量である1$$times10^{16}$$cm$$^{-2}$$の試料においては熱処理後もなお高抵抗であり、初期値の72%までの回復であることが判明した。

論文

Partial recovery of the magnetoelectrical properties of AlGaN/GaN-based micro-Hall sensors irradiated with protons

Abderrahmane, A.*; 田代 起也*; 高橋 大樹*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

Applied Physics Letters, 104(2), p.023508_1 - 023508_4, 2014/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:31.43(Physics, Applied)

380keV陽子線を高線量(1$$times10^{16}$$cm$$^{-2}$$)照射したAlGaN/GaNマイクロホールセンサーの磁電特性の熱処理による回復を調べた。熱処理温度の上昇と共に電子移動度とシート抵抗、磁気感度の回復が観察された。しかし、400$$^{circ}$$Cまでの熱処理では、シート抵抗の回復は72%に留まった。電流・電圧特性とラマン分光測定により、照射欠陥の減少によるトラップ密度の減少と結晶性の改善が起こっていることが明らかとなり、これによってデバイス特性の回復が生じていると結論できた。

論文

Effect of proton irradiation on AlGaN/GaN micro-Hall sensors

Abderrahmane, A.*; 小出 将太*; 岡田 浩*; 高橋 大樹*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

Applied Physics Letters, 102(19), p.193510_1 - 193510_4, 2013/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:34.75(Physics, Applied)

380keV陽子線照射による窒化アルミニウムガリウム/窒化ガリウム(AlGaN/GaN)マイクロホール効果センサーの磁電特性の変化を調べた。その結果、照射量の増加とともに、電流・電圧特性の劣化、センサーの磁気感度安定性の低下が観察された。加えて、高温領域で電子移動度が劇的に減少し、その結果シート抵抗が急激に増加することも判明した。ラマン分光法による分析から、これらがGaN結晶性の低下に起因するものであることが分かったが、結晶歪みは観測されなかった。

論文

Effect of Proton Irradiation on 2DEG in AlGaN/GaN Heterostructures

Abderrahmane, A.*; 小出 将太*; 田原 知行*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 岡田 浩*; Sandhu, A.*

Journal of Physics; Conference Series, 433, p.012011_1 - 012011_8, 2013/04

 被引用回数:5 パーセンタイル:83.7

AlGaN/GaNマイクロホールセンサーの磁電特性に対する陽子線照射の影響を5.4Kから室温の範囲で調べた。380keV陽子線を1$$times$$10$$^{14}$$cm$$^{-2}$$照射したところ、シート抵抗はほぼ変化せず、センサーの絶対感度は照射に対して安定であることがわかった。しかし、二次元電子ガス層の界面での散乱に起因するとみられる電子移動度の減少が観察され、それは特に低温領域において顕著であった。磁電特性の変化を調べたところ、Shubnikov de Haas振動の減衰及びランダウプラトーの消失があらわれたが、これらは電子移動度が減少したことによるものと考えられる。

論文

Robust Hall effect magnetic field sensors for operation at high temperatures and in harsh radiation environments

Abderrahmane, A.*; 小出 将太*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*; 岡田 浩*

IEEE Transactions on Magnetics, 48(11), p.4421 - 4423, 2012/11

 被引用回数:17 パーセンタイル:67.76(Engineering, Electrical & Electronic)

近年、高温高放射線場で動作する磁場モニター用ホール効果センサーの開発が求められており、AlGaN/GaNヘテロ構造を利用した高感度ホール効果センサーに期待が寄せられている。今回、400$$^circ$$Cでも安定動作するAlGaN/GaN 2次元電子ガス磁気センサーを開発し、その耐放射線性について検討した。耐放射線性評価には、高崎量子応用研究所TIARAイオン注入装置の380keV陽子線を使用した。380keV陽子線を1$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^2$$照射すると、比較用試料であるAlGaAs/GaAs, AlInSb/InAsSb/AlInSb磁気センサーは大きな劣化を示したが、AlGaN/GaN磁気センサーは照射前とほぼ同様の特性を維持していた。このことから、本研究で作製したAlGaN/GaN磁気センサー試料は高い耐放射線性を持つことが明らかとなった。

論文

Effects of proton irradiation on the magnetoelectric properties of 2DEG AlGaN/GaN micro-hall sensors

岡田 浩*; Abderrahmane, A.*; 小出 将太*; 高橋 大樹*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

Journal of Physics; Conference Series, 352, p.012010_1 - 012010_5, 2012/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:87

The effects of 380 keV proton irradiation on AlGaN/GaN micro-Hall sensors were investigated by magnetoresistance measurements. The sheet resistance increased after irradiation at a proton dose of 1$$times$$10$$^{13}$$ cm$$^{-2}$$ due to the decrease of carrier mobility rather than the decrease of sheet carrier density. Our experiments showed that AlGaN/GaN two-dimensional electron gas (2DEG) structures were promising candidates for Hall sensors operable in harsh radiation environments.

口頭

AlGaN/GaNヘテロ構造を用いたホールセンサの陽子線照射効果

岡田 浩*; Abderrahmane, A.*; Adarsh, S.*; 若原 昭浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武

no journal, , 

半導体ホールセンサは、他のセンサ素子や電子回路と一体化させることでシステムが小型軽量化できるというメリットをもつため、宇宙空間利用や過酷環境などへの応用が期待される。そこで今回、サファイア基板上に形成したAlGaN/GaNへテロ構造を用いてホールセンサを作製し、TIARAのイオン注入器を用いて380keVの陽子線を照射することでその放射線照射効果を調べた。1$$times10^{13}$$cm$$^{-2}$$以下では、キャリア移動度ならびにシートキャリア密度に大きな変化は見られなかったが、1$$times10^{14}$$cm$$^{-2}$$の照射により移動度の低下に伴う高抵抗化が生じることがわかった。また、ホールセンサの感度は、1$$times10^{14}$$cm$$^{-2}$$まで初期の値を保つことが明らかとなった。

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