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rays in a 6H-SiC diode小野田 忍; 大島 武; 平尾 敏雄; 三島 健太; 菱木 繁臣; 岩本 直也; 児島 一聡*; 河野 勝泰*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 54(6), p.1953 - 1960, 2007/12
被引用回数：19 パーセンタイル：76.84(Engineering, Electrical & Electronic)In order to investigate the influence of displacement damage or change collection in Sic diode, the charge generated in 6H-SiC n
p diodes by 15 MeV O ions was measured using the TIBIC (Transient Ion Beam Induced Current) system before and after -ray irradiations. The measured CCE (Collected Charge Efficiency) and the diffusion length reduce with increasing the equivalent displacement damage dose which is estimated using Non Ionizing Energy Loss (NIEL). It was found that the degradation of the diffusion length for p-type 6H-SiC is proportional to the square of the displacement damage dose, and this relationship is the same as that reported for n-type SiC and p-type GaAs.
小野田 忍; 大島 武; 平尾 敏雄; 三島 健太; 菱木 繁臣; 岩本 直也; 河野 勝泰*
IEEE Transactions on Nuclear Science, 54(6), p.2706 - 2713, 2007/12
被引用回数：16 パーセンタイル：72.04(Engineering, Electrical & Electronic)高エネルギー物理学における粒子検出器開発の観点から軽イオン等が半導体素子に入射した時の電荷収集効率(CCE:Charge Collection Efficiency)に関する研究が盛んに行われている中、われわれは、材料開発で使用する加速器用の粒子検出器、さらには宇宙でのシングルイベント効果の理解にも重要となる重イオンが半導体素子に入射した時のCCEに関する研究を進めた。その結果、既存の理論モデル(Gunnモデル)によって重イオンが半導体素子に誘起するCCEの電圧依存性を説明できないことがわかった。本研究では、重イオンにより誘起された電子及び正孔がオージェ過程を経て再結合する可能性を半導体デバイスシミュレータ(TCAD:Technology Computer Aided Design)により検討した。その結果、オージェ再結合によりCCEが低下することを明らかにし、その係数がおよそ6
10
cm
/sであることを示した。
高橋 芳浩*; 大木 隆弘*; 長澤 賢治*; 中嶋 康人*; 川鍋 龍*; 大西 一功*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 三島 健太; 河野 勝康*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 260(1), p.309 - 313, 2007/07
被引用回数：4 パーセンタイル：35.71(Instruments & Instrumentation)Si基板上にAlゲートp-MOSFETを作製し、TIARAの重イオンマイクロビームシステムを使用して重イオン照射を行い、照射誘起過渡電流の測定を行った。その結果、ゲート端子における過渡電流は、照射中負のゲート電圧を印加した状態でのみ観測されることがわかった。また、ソース・ドレイン電極を接地(基板と同電位)してゲート領域に重イオンを照射した場合、ピーク値の異なる正・負の電流が観測され、その積分値は照射後100ns程度でほぼ0となることがわかった。本誘起電流が伝導電流によるものであれば、正方向の電流のみが観測されることが予想される。よって本測定結果より、酸化膜を介した照射誘起電流は、変位電流に由来すると帰結できる。また測定結果は、酸化膜を完全絶縁体と仮定した計算により再現できることが確認できた。
小野田 忍; 平尾 敏雄; Laird, J. S.*; 三島 健太; 河野 勝泰*; 伊藤 久義
IEEE Transactions on Nuclear Science, 53(6), p.3731 - 3737, 2006/12
被引用回数：16 パーセンタイル：72.85(Engineering, Electrical & Electronic)宇宙環境に存在する数十MeV
数百GeVの高エネルギー重イオンが半導体素子に誘起するシングルイベント(SE)効果の発生機構を調べるためには、微細な高エネルギーイオンビームを半導体素子の任意の領域に照射する技術が必要となる。そのため、百MeV級の重イオンのビーム径を絞って任意の位置に照射し、その際発生するSE過渡電流の強度をマッピングすることができるTIBIC(Transient Ion Beam Induced Current)システムを開発し、数十から数百
mの感受領域を持つ半導体素子に対してTIBICイメージを実測した。その結果、エネルギーが高くなるに従いSE過渡電流の波高が高くなることがわかった。重イオンが半導体中に誘起する電子・正孔分布(プラズマトラック)の計算を実施し、シノプシス製TCAD10を用いてデバイスシミュレーションした結果、エネルギーが高くなるほどプラズマ密度が低くなり、また、低密度であるほどプラズマ中のキャリア拡散が速くなるため、キャリアが高速で収集されSE過渡電流の波高が高くなることが明らかとなった。
小野田 忍; 大島 武; 平尾 敏雄; 菱木 繁臣; 三島 健太; 岩本 直也; 神谷 富裕; 河野 勝泰*
Proceedings of 7th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-7), p.115 - 118, 2006/10
耐放射線性素子への期待が大きい六方晶炭化ケイ素(6H-SiC)pn接合ダイオードに対して、MeV級のイオンを照射し、誘起されるシングルイベント過渡電流(Single Event Transient Current: SETC)を測定することによって、その電荷収集挙動を調べた。さらに、電荷収集過程を明らかにするため、デバイスシミュレータ(Technology Computer Aided Design: TCAD)を使用してシミュレーションを行った。さまざまな物理モデルを比較・検討することによって、SiC中のSETCをシミュレーションするために最適な物理モデルを検討した結果、移動度モデルが重要であり、移動度の不純物依存性、キャリア散乱、高電界効果、異方性等を考慮してシミュレーションを行うことで精度が向上することを見いだした。
小野田 忍; 平尾 敏雄; 三島 健太; 河野 勝泰*; 伊藤 久義
no journal, ,
宇宙環境に多量に存在する数十MeV数百GeVの高エネルギー重イオンが半導体に入射することによってシングルイベント(SE)効果等の問題が引き起こされる。本稿では、SE効果のエネルギー依存性について検討する目的で、Si pin型フォトダイオードにタンデム加速器で加速した酸素イオン(618MeV)及びAVFサイクロトンで加速した酸素イオン(100MeV)を照射し、発生するシングルイベント過渡電流(SETC)を高速オシロスコープにより測定した。この結果、ほぼ同じ電荷量となる15MeVと100MeVとを比較すると、より高エネルギーの方がSETCの波高が高くなることがわかった。さらに、重イオンが半導体中に誘起する電子・正孔分布(プラズマトラック)の計算を実施し、エネルギーが高くなるほどプラズマ密度が低くなることを確認した。低密度であるほどプラズマ中のキャリア拡散が速くなるため、キャリアが高速で収集され、SETCの波高が高くなったと考えられる。
三島 健太; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 阿部 浩之; 伊藤 久義; 河野 勝泰*
no journal, ,
人工衛星に搭載されている半導体は、宇宙環境に存在する放射線に曝されることによって、その電気特性が劣化するトータルドーズ効果(TID: Total Ionizing Dose effect)や論理情報が反転するシングルイベント効果(SEE: Single Event Effect)等の影響を受ける。SEE耐性を備えた半導体を開発するために、その発生機構を究明し、発生予測モデルを構築することが求められている。本稿では、SEE発生の引き金となるイオン誘起電荷の伝播挙動の解明をするため、シリコンpinダイオードに重イオンを照射したときに発生するシングルイベント過渡電流(SETC: Single Event Transient Current)の測定とTCADシミュレータを用いた理論解析を行った。その結果、実測されたSETCから見積もった収集電荷量は、理論解析より求めた理想的な発生電荷量より約二割少ないことが見いだされた。電子-正孔対のオージェ再結合を考慮したモデルを導入することで実験結果のシミュレーションを試みたが、一致には至らなかった。したがって、高エネルギー重イオン照射の場合、従来のオージェ再結合以外に新たな効果を導入する必要があるといえる。
小野田 忍; 大島 武; 平尾 敏雄; 菱木 繁臣; 岩本 直也; 三島 健太; 河野 勝泰*
no journal, ,
これまで酸素イオンやニッケルイオンにより6H-SiC中で発生する電荷の収集効率(Charge Collection Efficiency: CCE)の測定結果の報告を行ってきた。その結果、原子番号が大きくなるに従い、電荷収集効率が低下する現象が明らかとなった。本研究では、電荷収集効率が低下する原因の一つと考えられているオージェ再結合が電荷収集量に及ぼす影響を、デバイスシミュレータ(Synopsys TCAD ver.10)による数値解析から検討した。オージェ再結合はキャリア密度に依存するため、重イオンが誘起する電子・正孔(プラズマ)分布を精度よく見積もる必要がある。そのため、Kobetich-Katzモデルに基づいてプラズマ分布の計算を実施した。その結果、プラズマ分布の中心におけるキャリア密度は、酸素の場合に10
cm
を超え、ニッケルの場合に10
cmを超えることがわかり、電荷収集効率が低下する原因は、高密度キャリアによるオージェ再結合であることがわかった。
nダイオードのTIBIC測定岩本 直也; 小野田 忍; 菱木 繁臣; 三島 健太; 大島 武; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 神谷 富裕; 坂本 愛理*; 中野 逸夫*; et al.
no journal, ,
炭化ケイ素(SiC)半導体を用いた粒子検出器開発の一環として、p型六方晶(6H)SiCエピタキシャル膜上に作製したnpダイオードに酸素及びニッケルイオンを入射し、誘起される過渡電流(TIBIC)を測定した。TIBICシグナルを時間積分することで電荷収集量を求め、空乏層中で発生する電荷量の計算値との比較を行った結果、9MeVのニッケルイオンを照射した際の電荷収集効率(CCE)は75%程度であることが判明した。一方、9MeVの酸素イオンの場合、CCEは90%程度であった。イオントラック構造を考慮して生成電荷密度を求め、さらにオージェ再結合を考慮し解析を行った結果、ニッケルのような重イオンでは高濃度電子-正孔対(プラズマ)が発生し、その結果としてプラズマ中でのオージェ再結合が生ずるためにCCEが低下することが判明した。
