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論文

Structure of GaAs(001)-c(4$$times$$4); Comparison of X-ray diffraction and first-principles calculation

高橋 正光; Kratzer, P.*; Penev, E.*; 水木 純一郎

Surface Science, 600(18), p.4099 - 4102, 2006/09

https://doi.org/10.1016/j.susc.2006.01.127
 被引用回数：1 パーセンタイル：6.64(Chemistry, Physical)

GaAs(001)-c(4$$times$$4)表面構造をシンクロトロンを用いたX線回折で調べた。原子座標と温度因子を表面第6層目まで決定した。その結果は、Ga-As非対称ダイマーの形成を示すものであった。求められた原子座標を、第一原理計算の結果と比較した。理論的には単位胞あたり1つのGa-Asダイマーを含む構造が安定であることが示されているにもかかわらず、実験結果は3つのGa-Asダイマーを含む構造ともっともよく一致した。3つのGa-Asダイマーからなる構造が形成される理由を、2$$times$$4からc(4$$times$$4)への構造変化と関係付けて議論する。

論文

Highly polarized electrons from GaAs-GaAsP and InGaAs-AlGaAs strained-layer superlattice photocathodes

西谷 智博; 中西 彊*; 山本 将博*; 奥見 正治*; 古田 史生*; 宮本 延春*; 桑原 真人*; 山本 尚人*; 浪花 健一*; 渡辺 修*; et al.

Journal of Applied Physics, 97(9), p.094907_1 - 094907_6, 2005/05

https://doi.org/10.1063/1.1886888
 被引用回数：64 パーセンタイル：87.31(Physics, Applied)

GaAs-GaAsP及びInGaAs-AlGaAs歪み超格子光陰極は50%を超える偏極度の電子生成を実現してきた。InGaAs-AlGaAs歪み超格子光陰極では高い量子効率0.7%を達成したが、その偏極度は77$$pm$$5%であった。一方、GaAs-GaAsP歪み超格子光陰極では92$$pm$$6%の高い偏極度を0.5%の高い量子効率で達成した。さらに、このような超格子光陰極を用いたときの高い偏極度の電子生成メカニズムを実験的に得たスピン分解量子効率により明らかにした。

論文

Analysis of flight demonstration results of an InGaP/GaAs dual-junction tandem solar cell

今泉 充*; 住田 泰史*; 川北 史朗*; 大島 武; 伊藤 久義; 桑島 三郎*

Proceedings of 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference and Exhibition (PVSC-31), p.563 - 566, 2005/00

人工衛星つばさ「MDS-1」に搭載された地上用InGaP/GaAs二接合タンデム太陽電池の耐放射線性の実宇宙環境試験結果を地上試験結果と比較した。600日間静止トランスファー軌道(GTO)に投入されたタンデム太陽電池の電気特性を解析し、短絡電流(I$$_{SC}$$),開放電圧(V$$_{OC}$$)及び最大電力(P$$_{MAX}$$)を求めた。600日経過後の特性劣化量と地上での1MeV電子線及び10MeV陽子線照射実験の結果を比較したところ、1MeV電子線を基準とした等価フルエンス解析では、I$$_{SC}$$, V$$_{OC}$$及びP$$_{MAX}$$で照射線量に約一桁のズレがあるのに対し、10MeV陽子線を基準とした等価フルエンス解析では全てのパラメータで良い一致を示した。この結果は、GTO軌道では電子線より陽子線の存在量が多いことに起因すると考えられる。これより、従来は1MeV電子線等価フルエンスにより太陽電池の寿命予測を行ってきたが、投入する軌道によっては10MeV陽子線等価フルエンスによる寿命予測を行った方が正確に寿命予測が行えると帰結できた。

論文

Native and radiation induced defects in lattice mismatched InGaAs and InGaP

Ekins-Daukes, N. J.*; 新船 幸二*; Lee, H. S.*; 佐々木 拓生*; 山口 真史*; Khan, A.*; 高本 達也*; 安居院 高明*; 上村 邦夫*; 兼岩 実*; et al.

Proceedings of 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference and Exhibition (PVSC-31), p.683 - 686, 2005/00

GaAs基板上に作製した格子不整合In$$_{0.16}$$GaAs及びIn$$_{0.56}$$Ga$$_{0.44}$$P太陽電池中の真性及び照射欠陥をDLTS法により調べた。In$$_{0.16}$$GaAs作製後に300$$^{circ}$$Cから800$$^{circ}$$Cでの熱処理を繰り返す熱サイクル処理(TCA)により真性欠陥準位であるH1中心及びE3中心が減少し、太陽電池特性が向上することが見いだされた。また、これらの太陽電池に1MeV電子線を照射し、発生する欠陥を調べたところ、照射量の増加とともにE1, E2, H1, H2中心が増加することが明らかとなった。

論文

X-ray diffraction study on GaAs(001)-2$$times$$4 surfaces under molecular-beam epitaxy conditions

高橋 正光; 米田 安宏; 水木 純一郎

Applied Surface Science, 237(1-4), p.219 - 223, 2004/10

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.07.018
 被引用回数：5 パーセンタイル：29.77(Chemistry, Physical)

その場表面X線回折法により、GaAs(001)-$$(2times4)$$再構成表面を詳しく調べた。試料は、他の解析用真空槽に搬送することなく、分子線エピタキシー条件下でそのまま測定に付した。一定のAs圧下において、GaAs(001)-$$(2times4)$$構造の$$beta$$相に相当する範囲内で基板温度を上げていきながら、多数のX線回折パターンを測定した。545$$^circ$$Cまでの比較的低い温度では、測定されたX線回折パターンは$$beta$$2(2$$times$$4)表面とよく一致した。しかしながら、585$$^circ$$Cでは、$$(2times4)$$周期性をなお保ちながら、$$beta$$2(2$$times$$4)とは異なる回折パターンが得られた。この変化は、Asダイマーが一部脱離し、$$beta$$2(2$$times$$4)と$$alpha$$2(2$$times$$4)とが混在した表面になったことにより説明できる。

論文

Low-energy proton irradiation effects on GaAs/Si solar cell

Chandrasekaran, N.*; 曽我 哲夫*; 犬塚 洋介*; 田口 裕規*; 今泉 充*; 大島 武; 神保 孝志*

Japanese Journal of Applied Physics, 43(10A), p.L1302 - L1304, 2004/10

https://doi.org/10.1143/JJAP.43.L1302
 被引用回数：6 パーセンタイル：27.83(Physics, Applied)

シリコン(Si)基板上のガリウム砒素(GaAs)太陽電池(GaAs/Si)の宇宙応用の可能性を調べるために、100keV陽子線を照射し、電気特性の変化を調べた。GaAs/Si太陽電池はMOCVD法を用い作製した。また、比較のためにGaAs基板上にGaAs太陽電池(GaAs/GaAs)も作製した。室温にて3$$times$$10$$^{10}$$から3$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^{2}$$の100keV陽子線を照射した。その結果、短絡電流の変化にはGaAs/Si及びGaAs/GaAsでの差異は見られなかったが、開放電圧に関しては1$$times$$10$$^{11}$$/cm$$^{2}$$まではGaAs/SiはGaAs/GaAsに比べ優れた耐性を示すことが明らかとなった。また、1$$times$$10$$^{11}$$/cm$$^{2}$$以上ではGaAs/SiもGaAs/GaAsの開放電圧の劣化は同程度となることが判明した。

論文

Effect of damage on transient current waveform observed in GaAs schottky diode by single ion hit

平尾 敏雄; Laird, J. S.; 小野田 忍; 若狭 剛史; 伊藤 久義

Proceedings of the 6th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application (RASEDA-6), p.187 - 189, 2004/10

荷電粒子が半導体中を通過する際、シングルイベント効果と呼ばれる電離作用による過渡電流パルスの発生はよく知られている。われわれはシングルイベント発生機構の解明とモデル構築を行う研究の一環として、短時間で発生する過渡電流波形の測定を実施し、入射イオンと発生電荷量との関係等のデータの蓄積を図っている。本研究では、GaAsショットキーダイオードを試料とし、イオンで発生する損傷が過渡電流の伝搬に及ぼす影響を明らかにするため、入射イオンの増加に伴う過渡電流波形の低下を系統的に調べ、損傷の効果について議論する。

論文

Radiation damages of InGaAs photodiodes by high-temperature electron irradiation

大山 英典*; 高倉 健一郎*; 中林 正和*; 平尾 敏雄; 小野田 忍; 神谷 富裕; Simoen, E.*; Claeys, C.*; 久保山 智司*; 岡 克己*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 219-220, p.718 - 721, 2004/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.01.149
 被引用回数：3 パーセンタイル：24.89(Instruments & Instrumentation)

人工衛星は高温で長期間、放射線にさらされるため、その中で用いられる半導体素子について、放射線照射と照射中の温度との関係を評価することが重要である。本研究では、近年非常に注目されているオプとエレクトロニクスデバイスについて照射による電気特性の変化と温度との関係を評価した。評価に用いた試料は、InP基板の上に成長させたInGaAsのエピタキシャル層で作られたフォトダイオードで0.95から1.65mmの波長範囲を有したものである。照射は、2MeVの電子線を用い照射線量は、1$$times$$10$$^{16}$$ e/cm$$^{2}$$とし照射中の温度を50, 100, 200及び300度に保持し、無印加状態で行った。その結果、電子線を照射して生じる欠陥レベルが照射中の温度の上昇に伴い減少した。また、300度の照射では、光電流の低下が初期値の30%であった。これにより、放射線照射による電気特性の変化が高温照射によって回復することがわかった。本会議では、これらの実験結果について紹介し議論する。

論文

Study of radiation response on single-junction component sub-cells in triple-junction solar cells

今泉 充*; 高本 達也*; 住田 泰史*; 大島 武; 山口 真史*; 松田 純夫*; 大井 暁彦; 神谷 富裕

Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-3) (CD-ROM), 4 Pages, 2004/01

多接合型太陽電池の放射線劣化の振る舞いを総合的に明らかにし、劣化のモデル化を行うため、多接合型太陽電池を構成している各単セル構造について、放射線照射による劣化の振る舞いを調べた。トップセルに使用されるInGaPセルは陽子線照射中に光照射のあるなしにかかわらず同様な劣化の振る舞いを示した。ミドルセルであるInGaAsセルは、In含有量が増加するに従い耐放射線性が劣化すること、ボトムセルに使用されるGeセルの耐放射線性はトップ,ミドルセルに比べ低いことが明らかになった。

論文

Domain boundaries in the GaAs(001)-2$$times$$4 surface

高橋 正光; 米田 安宏; 山本 直昌*; 水木 純一郎

Physical Review B, 68(8), p.085321_1 - 085321_5, 2003/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.085321
 被引用回数：17 パーセンタイル：62.76(Materials Science, Multidisciplinary)

従来、GaAs(001)-2$$times$$4構造は、電子線回折パターンによって、$$alpha$$･$$beta$$･$$gamma$$の3つの相に区別されてきた。しかし最近では、これらの構造は基本的には類似しており、$$alpha$$や$$gamma$$の相は、$$beta$$相の秩序が乱れたものであるという指摘もある。本論文では、その場表面X線回折法により見いだされた、$$alpha$$･$$gamma$$相に特徴的な構造の乱れについて報告する。$$alpha$$･$$beta$$･$$gamma$$に相当する表面について、逆格子空間のHK平面内における分数次反射のピークプロファイルを測定したところ、$$beta$$相と比べ、$$alpha$$･$$gamma$$相では、ピークが広がるとともに、ピークの位置が[110]方向に移動していることが見いだされた。モデル計算により、このピークの移動は、[110]方向の4倍周期を乱すドメイン境界によるものであることがわかった。この結果に基づき、ドメイン境界の構造について議論をおこなった。

論文

Proton radiation analysis of multi-junction space solar cells

住田 泰史*; 今泉 充*; 松田 純夫*; 大島 武; 大井 暁彦; 伊藤 久義

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 206, p.448 - 451, 2003/05

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00791-2
 被引用回数：54 パーセンタイル：94.59(Instruments & Instrumentation)

宇宙用に開発された三接合型(InGaP/GaAs/Ge)太陽電池の陽子線照射効果を明らかにするため、20keVから10MeVのエネルギー範囲の陽子線を照射し、電気的・光学的特性の変化を調べた。モンテカルロシュミレーションより見積もった陽子線の侵入長を考慮して特性劣化を解析した結果、ミドルセルであるGaAsセルの接合付近が陽子線の侵入長にあたる場合に最も特性の劣化が大きいことを見出した。このことより耐放射線性のさらなる向上にはGaAsミドルセルの耐放射線性向上が重要であると結論できた。

論文

Radiation response of triplejunction solar cells designed for terrestrial application

大島 武; 今泉 充*; 高本 達也*; 住田 泰史*; 大井 暁彦; 川北 史朗*; 伊藤 久義; 松田 純夫*

Proceedings of 5th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications, p.113 - 116, 2002/10

地上用に開発された高効率InGaP/GaAs/Ge三接合太陽電池の電子線,陽子線照射効果を調べた。用いた太陽電池はGaAsミドルセルにInを1%添加しており、AM1.5(地上での光スペクトル)で30%以上という世界最高の変換効率を有する。1MeV電子線、10MeV陽子線照射の結果、宇宙用GaAs単接合太陽電池とほぼ同様の耐放射線性を示すが、宇宙用に開発された米国製三接合太陽電池と比べると耐放射線性が低いことがわかった。電気特性及び量子効率と陽子線エネルギーの関係を調べたところ、GaAsミドルセルの劣化が大きく、結果として太陽電池全体が劣化していることが見出された。

論文

Single event transient in optoelectric devices

Laird, J. S.; 平尾 敏雄; 小野田 忍*; 森 英喜*; 伊藤 久義

Proceedings of 5th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications, p.155 - 160, 2002/10

近年の情報化社会の急速な発展に伴って、高速応答光デバイスの需要が高まってきている。特に、InGaAsに代表されるIII-V族化合物半導体素子は、その高速応答性から非常に注目されている。これらの半導体素子を宇宙環境で使用する際、宇宙放射線による高速応答特性の劣化することは深刻な問題である。われわれは、代表的な宇宙放射線の1つである電子線をInGaAs素子に照射し、その高速応答特性の劣化を調べた。2MeV電子線の照射量が1E15/cm$$^{2}$$を超えると、高速応答特性が急激に劣化することがわかった。高速応答特性の劣化原因は、半導体素子中のキャリア移動度及び電界強度の劣化で説明することができた。

論文

Effects of proton irradiation on $$n^{+}p$$ InGaP solar Cells

Dharmarasu, N.*; Khan, A.*; 山口 真史*; 高本 達也*; 大島 武; 伊藤 久義; 今泉 充*; 松田 純夫*

Journal of Applied Physics, 91(5), p.3306 - 3311, 2002/03

https://doi.org/10.1063/1.1445276
 被引用回数：25 パーセンタイル：66.97(Physics, Applied)

InGaP単接合及びInGaP/GaAs二接合太陽電池へ3MeV陽子線照射を行い特性劣化を調べた。InGaP単接合の劣化は二接合に比べ少ないことが明らかになった。分光感度測定を行ったところ、長波長側の劣化が観測され、GaAsサブセルの劣化が二接合太陽電池の劣化へ寄与しているという結果を得た。少数キャリア拡散長の損傷係数を見積もったところ、InGaPでは7.9$$times$$10$$^{-5}$$,GaAsでは1.6$$times$$10$$^{-4}$$あった。また、これら損傷係数の値は、1MeV電子線照射の場合と比べ、それぞれ580,280倍大きいことが明らかになった。

論文

Induced lattice defects in InGaAs laser diodes by high-temperature $$gamma$$-ray irradiation

大山 英典*; 平尾 敏雄; Simoen, E.*; Claeys, C.*; 小野田 忍; 高見 保清*; 伊藤 久義

Physica B; Condensed Matter, 308-310, p.1185 - 1188, 2001/12

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(01)00937-1
 被引用回数：8 パーセンタイル：44.94(Physics, Condensed Matter)

InGaAsP系レーザダイオードにおいて高温$$gamma$$線照射により発生する格子欠陥とその素子特性に及ぼす影響を明らかにするために、レーザダイオード試料にCo-60線源を用いて$$gamma$$線照射を実施した。$$gamma$$線の照射量は最高100Mradとし、照射中の試料温度は20,100,200$$^{circ}C$$とした。照射前後にダイオードの電流・電圧(I-V)特性,容量・電圧(C-V)特性を室温にて測定した結果、照射後の順方向,逆方向電流及び光出力は照射温度の増加に伴い増加すること、また、これとは反対にしきい値電流は減少することがわかった。

論文

High-radiation-resistant InGaP, InGaAsP, and InGaAs solar cells for multijunction solar cells

Dharmarasu, N.*; 山口 真史*; Khan, A.*; 山田 たかし*; 田辺 たつや*; 高岸 成典*; 高本 達也*; 大島 武; 伊藤 久義; 今泉 充*; et al.

Applied Physics Letters, 79(15), p.2399 - 2401, 2001/10

https://doi.org/10.1063/1.1409270
 被引用回数：75 パーセンタイル：90.93(Physics, Applied)

InGaP, InGaAsP, InGaAs太陽電池へ3MeV陽子線照射を行い、電気・光学特性の劣化を調べた。その結果、少数キャリアの拡散長の損傷係数として6.7$$times$$10$$^{-5}$$ (InGaP),8.8$$times$$10$$^{-5}$$ (InGaAsP),1.01$$times$$10$$^{-4}$$ (InGaAs)を得た。これまでに得られているInPの結果を含めて各種太陽電池の劣化をIn-Pボンド長に注目して解析したところ、In-Pボンド長の増加とともに耐放射線性が向上することが示唆された。さらに、InGaP,InGaAsP太陽電池では順方向への少数キャリア注入により照射試料の電気特性が回復することを見出した。

論文

Studies of single-event transient current induced in GaAs and Si diodes by energetic heavy ions

平尾 敏雄; 伊藤 久義; 岡田 漱平; 梨山 勇*

Radiation Physics and Chemistry, 60(4-5), p.269 - 272, 2001/03

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(00)00360-1
 被引用回数：5 パーセンタイル：38.97(Chemistry, Physical)

半導体素子に高エネルギーを持ったイオンが入射した時、そのイオンの飛跡に沿って生じる高密度電離によってアップセット、ラッチアップと呼ばれるシングルイベント現象が引き起こされる。現在これらの現象を解明し、シングルイベント耐性強化への指針を得るために、重イオンマイクロビームを用いて半導体に誘起されるシングルイベント過渡電流の評価を行っている。照射試料としてはガリウム砒素ショットキーダイオードを用い、炭素及びシリコンイオンを照射した際に発生するシングルイベント過渡電流波形を計測した。その結果、発生する電荷量は理論値より1.2~3倍高く、ファネリングによる電荷収集が顕著であることが確認できた。またガリウム砒素試料で得られた収集電荷量は、シリコンダイオードの約半分の低い値が得られた。一方、イオン損傷については、シリコンダイオードと比較し、同じ照射量でもガリウム砒素ダイオードの過渡電流波形の低下は著しく、損傷の度合いは2倍程度大きいことが示唆された。得られた結果に基づき、ガリウム砒素素子とシリコン素子のシングルイベント現象の相違について議論する。

論文

Optical ionization of DX center in AlGaAs:Se by inner-shell excitation

吉野 洋子; 財部 健一*; 石井 真史*; 片山 芳則; 下村 理

Physica B; Condensed Matter, 273-274, p.781 - 783, 1999/12

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)00648-1
 被引用回数：1 パーセンタイル：8.73(Physics, Condensed Matter)

DX状態は強く局在している。この性質は、局在している電子が空になった内殻に緩和する過程を観察することによって調べることができる。われわれは、放射光を用いることによって、Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$As:Se (x=0.33,$$N_{rm Se}=5times10^{17}$$(cm$$^{-3}$$))の二つの異なった光イオン化の過程を見いだした。この二つは、以下の過程に仮に同定される。一つは、内殻電子の伝導帯(CB)への直接遷移とそれに続くDXセンターの電子の空になった内殻への捕獲であり$$({rm DX}^{-}+hnu ({rm L,} $$K-edge$$)rightarrow {rm DX}^{0}+e_{rm CB})$$、 もう一つはDXセンターの電子のCBはのオージェイオン化とそれに続く他の電子の空になった内殻への捕獲である $$({rm DX}^{-}+hnu ({rm L,} $$K-edge$$)rightarrow {rm DX}^{+}+e_{rm CB}+e_{rm vacuum})$$。

論文

Irradiation resistance of recent terrestrial solar cells

油谷 崇志*; 久松 正*; 松田 純夫*; 大島 武; 梨山 勇

Proceedings of 3rd International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.63 - 68, 1998/00

地上用の太陽電池の耐放射線性を宇宙で試験するための、MDS-1計画の地上試験として、ポリシリコン、GaAs/InGaP,CuInSe,n-type基板Si太陽電池(いずれも地上用として設計)の耐放射線性を調べた。照射は1MeVの電子線、3MeV及び10MeVの陽子線を用いた。ポリシリコンとn-type Si太陽電池は基板の不純物濃度に依存して若干耐放射線性が異るが、いずれもほぼ同程度の劣化であった。GaAs/InGaP太陽電池は宇宙用GaAsに比べ短絡電流の劣化が大きいことが分かった。CuInSeは1$$times$$10$$^{17}$$e/cm$$^{2}$$照射しても特性は劣化せず、優れた耐放射線性を示すことが分かった。

論文

Regrowth of the photoquenchable defect relating to the hopping conduction in arsenic-ion-implanted semi-insulating GaAs

栗山 一男*; 風間 浩一*; 加藤 崇*; 山本 春也; 青木 康; 楢本 洋

Journal of Applied Physics, 80(8), p.4488 - 4490, 1996/10

https://doi.org/10.1063/1.363423
 被引用回数：1 パーセンタイル：8.28(Physics, Applied)

Asを注入した半絶縁性GaAsは、モットー型のホッピング伝導を示すことを明らかにした。この現象は、照射直後及び熱処理後も共通であったが、熱処理して注入したAsがGaの位置を占有するantisite defectを形成するようになると、光クエンチングによる伝導度の減少をもたらすことも見い出された。

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