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大島 武; 小野田 忍; 岩本 直也; 児島 一聡*; 河野 勝泰*
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.175 - 178, 2008/12
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、六方晶(6H)SiCエピタキシャル基板上に作製したpnダイオードの電荷収集効率(CCE)をイオンビーム誘起過渡電流(TIBIC)を用いて評価した。特に、本研究では、作製したSiC pnダイオードに
線,電子線(1MeV)又は陽子線(65MeV)を照射することで結晶損傷を導入し、CCEに与える影響を調べた。その結果、いずれの放射線の照射においても照射量の増加とともにCCEが低下することが判明し、容量-電圧測定の結果から、その低下の一要因がエピタキシャル基板のキャリア濃度の減少によることが明らかとなった。また、キャリア濃度及びCCEの低下とそれぞれの放射線の線量率の関係から、キャリア濃度枯渇係数(R
)及び損傷係数(K)を見積もり、非イオン化エネルギー損失(NIEL)との関係を調べた。これまで報告されているSiやGaAsといった他の半導体との結果も含めて比較したところ、R及びKともに、NIELを用いることで線質によらない一つの関係が見いだされ、NIELがCCEの低下を記述する良い指標であると帰結できた。
Walters, R. J.*; Harris, R. D.*; 今泉 充*; Lorentzen, J. R.*; Messenger, S. R.*; Tischler, J. G.*; 大島 武; 佐藤 真一郎; Sharps, R. P.*; Fatemi, N. S.*
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.105 - 108, 2008/12
深宇宙、すなわち太陽から非常に離れた宇宙空間でのミッションにおいてエネルギーを供給するような状況を想定し、低温環境下における高エネルギー(1MeV)電子線照射によるInGaP/GaAs/Ge宇宙用三接合太陽電池の、低強度光照射時の太陽電池の電気特性を調べた。太陽電池の特性は、電流・電圧(I-V)測定及び分光感度測定によって調べた。低温での放射線照射によって起こる劣化と、室温での放射線照射によって見られる劣化はいくらか異なっており、短絡電流は低温照射において劣化が顕著である一方、開放電圧は室温照射において劣化が顕著であった。低温照射の場合は室温アニールによる有意な電気特性の回復が見られた。
今泉 充*; 豊田 裕之*; 島田 貴信*; 小川 博之*; 田島 道夫*; 久松 正*; 中村 一世*; 高本 達也*; 佐藤 真一郎; 大島 武
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.127 - 130, 2008/12
宇宙航空研究開発機構が着手している金星ミッションと水星ミッションにおいて惑星探査機がさらされる環境を模擬し、宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の電気出力に対する高温高光強度(HIHT)環境の影響について調べた。電流・電圧測定の結果、+200
Cでは電流が0の付近でキンク状のパターンが現れた。また、これらのミッションの運用期間において予想される放射線曝露量を換算し、3MeV陽子線を2
10
/cm
照射した試料に対しても、同様にキンク状のパターンが確認された。さらに、HIHT環境下での熱サイクル試験及び連続稼働試験を行い、連続稼働試験では電流出力が有意に劣化する結果を得た。
普門 貴志*; 小林 一平*; 大島 武; 佐藤 真一郎; 奥田 修一*; 谷口 良一*; 岩瀬 彰宏*
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.203 - 206, 2008/12
宇宙用太陽電池に対し、電子線照射と「その場」電流・電圧測定が行える装置の開発を行った。この装置は大阪府立大学放射線研究センターにある電子リニア加速器に設置され、6MeVから12MeVの電子線を-196Cから100Cの温度範囲で照射することが可能である。また、太陽電池の電流・電圧特性もこの温度範囲で測定可能である。まずは宇宙用単結晶Si太陽電池の電流・電圧特性を室温又は低温で測定し、温度可変機構が正常に動作することを確認した。また、10MeV電子線を室温で照射して電流・電圧測定を行い、この結果を1MeV電子線あるいは10MeV陽子線照射の結果と比較した。
佐藤 真一郎; 今泉 充*; 大島 武
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.211 - 214, 2008/12
電子線や陽子線照射によって劣化した宇宙用InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池のモデリングを行い、量子効率のフィッティングから電流・電圧特性を非常に高い精度で再現できることを見いだした。また、量子効率のフィッティングの際の指標となる、ベース層キャリア濃度の減少の度合いを示すキャリア枯渇係数
,少数キャリア拡散長の減少の度合いを示す損傷係数
を陽子線及び電子線のエネルギーから求めたNIEL値によってスケールすると、系統的にまとめられることが判明した。この結果はつまり、放射線の種類,エネルギー,材料がわかれば、その条件に相当するNIEL値がわかり、スケーリンググラフからさらに
及び
を導出でき、放射線劣化を予測することが可能であることを示している。
森岡 千晴*; 今泉 充*; 佐藤 真一郎; 大島 武; 岐部 公一*
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.215 - 218, 2008/12
宇宙用三接合太陽電池のトップセルである(Al)InGaP太陽電池の放射線耐性について調べた。GaAs基板上にエピタキシャル成長させたAlInGaPの膜厚は1
mで固定し、アルミニウムの組成比とベース層キャリア濃度を変えた試料(セル)を作製し、3MeV陽子線を110
/cm
照射した。その結果、短絡電流と開放電圧の保存率は組成式がAl
In
Ga
Pの場合とInGaPの場合のセルとの間に違いが見られなかった。また、ベース層のキャリア濃度に勾配をつけても耐放射線性に変化がなかったことから、(Al)InGaP太陽電池の放射線劣化は少数キャリア拡散長の減少に強く起因するものではないことが推測された。
阿保 智*; 杢野 由明*; 木野村 淳*; 小野田 忍; 平尾 敏雄; 大島 武; 岩松 俊明*; 高井 幹夫*
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.183 - 186, 2008/12
テクノロジーノード180nmと90nmの2世代のSRAM(Static Random Access Memory)での放射線耐性評価を、300-1000keVのプロトン及び0.8-6.0MeVのヘリウムイオンを用いて行った。評価試料として、バルク基板上のSRAMと放射線耐性が高いとされるSOI(Silicon on Insulator)基板上のSRAMの2種類を用いた。プロトンを用いた180nmノードSRAMの放射線耐性評価では、バルクSRAMは照射エネルギーに関係なく総照射量によりハードエラーが発生することに対して、SOI-SRAMは全くハードエラーが発生しなかった。また、SOI-SRAMでのソフトエラー発生率は、SOIボディでの過剰キャリア生成量が最大となる450keVのプロトン照射時に最大となりさらに高いエネルギーでプロトンを照射した場合には、ソフトエラー発生率が減少することを明らかにした。ヘリウムを用いた90nmノードSOI-SRAMの放射線耐性評価でも、180nmノードSOI-SRAMと同様にSOIボディでの過剰キャリア生成量に依存してソフトエラー発生率が変化することを明らかにした。
岩本 直也; 小野田 忍; 大島 武; 児島 一聡*; 河野 勝泰*
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.191 - 194, 2008/12
炭化ケイ素(Silicon Carbide: SiC)を基板材料として作製した金属-酸化膜-半導体(Metal-Oxide-Semiconductor: MOS)キャパシタにおけるシングルイベント効果(Single Event Effect: SEE)について研究を行った。SiC MOSキャパシタにMeV級の酸素イオンを入射し、発生する過渡電流を測定した。さらに過渡電流から電荷収集量を評価した。電荷収集量は、入射イオンが15MeVのとき最大値を示した。これは、ドリフト-拡散モデルと呼ばれるダイオードにおける電荷収集モデルとも一致する結果であった。SiC上のMOSキャパシタにおいても、同モデルを適用することで電荷収集量の評価が可能であることが明らかになった。
齋藤 勇一; 横田 渉; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 宇野 定則; 石堀 郁夫; 倉島 俊; 吉田 健一; 湯山 貴裕; et al.
Proceedings of the 8th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications (RASEDA-8), p.95 - 98, 2008/12
The accelerators at TIARA of Japan Atomic Energy Agency are dedicated to researches in the field of biotechnology and material science. These researches require beams of various ion species covering a wide range of energy and a number of different methods of irradiation. In order to satisfy the requirements, outstanding technologies such as microbeam formation and wide-area high-uniformity irradiation have been developed as well as accelerator technologies. The paper describes the major accelerator/ beam formation/ irradiation technologies developed in recent years.