Observation of single-ion induced charge collection in diode by a heavy ion microbeam system

神谷 富裕; 及川 将一*; 大島 武; 平尾 敏雄; Lee, K. K.; 小野田 忍*; Laird, J. S.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 210, p.206 - 210, 2003/09

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)01071-1

原研高崎の重イオンマイクロビーム・シングルイオンヒットシステムでは、宇宙空間における半導体素子のシングルイベント効果(SEU)の研究を目的として、微小半導体素子におけるシングルイオン誘起過渡電流特性の評価が行われている。このような測定では、微小領域に繰り返し入射される高エネルギー重イオンによる物質の照射損傷の影響が問題となる。しかし、入射イオンの個数を制御し、照射損傷の領域をmレベルで限定できるシングルイオンヒット技術により、シングルイオン入射により生成された電荷がいかなる空間的広がりにおいて収集されるかを知ることも可能である。実験では試験素子である炭化珪素P型PNダイオードの径1mの領域に12MeV Niイオンを1個ずつ連続して照射し、過渡電流波形を計測した。その結果、シングルイオンの入射毎に連続してパルス波高及び収集電荷量が減衰するのが観測された。これはこの領域への1イオン入射による全ての電荷収集過程がそれまでの入射によって蓄積された照射損傷の影響を全て受けているためであると考えられる。これにより電荷収集過程は、横方向には1mあるいはそれ以上の広がりをもつことが予測される。今回はこの現象と、イオンの飛程及び素子の空亡層の厚みとの関係について考察する。

Low activated materials as plasma facing components

日野 友明*; 廣畑 優子*; 山内 有二*; 仙石 盛夫

Proceedings of IAEA 18th Fusion Energy Conference (CD-ROM), 5 Pages, 2001/00

核融合原型炉以後の低放射化構造材候補であるフェライト鋼(F82H)、バナジウム合金(V-4Cr-4Ti)、炭化珪素複合材(SiC/SiC)について、それらの真空工学特性、プラズマのある環境での表面物性等を調べ、評価した。F82Hについては酸化しやすく、脱ガス量が多いことから、600度C程度の予備ベーキングが必要であることがわかった。V-4Cr-4Tiについては、JFT-2Mトカマク環境下に約9ヶ月間置き、約200nmの酸化層が生成されて水素吸蔵が抑制されることを見いだした。その結果、危惧されていた水素脆化は酸化層により制御できる可能性がある。SiC/SiCについては、水素吸蔵は炭素と同程度であるが、化学的損耗は無視し得る程度に小さいことが判明した。

Suppressed diffusion of implanted boron in 4H-SiC

M.Laube*; G.Pensl*; 伊藤 久義

Applied Physics Letters, 74(16), p.2292 - 2294, 1999/04

https://doi.org/10.1063/1.123828

ホウ素(B)をイオン注入した炭化珪素(4H-SiC)半導体において、1700CのアニールによりB原子の外方増速拡散が起こることを実験的に見いだした。また、この増速拡散は、C共注入あるいは900Cでの予備加熱(アニール前熱処理)を行うことで抑制できることが判明した。これらの実験事実は、B原子の増速拡散には格子間Si原子が関与することを示唆している。さらに、SiC単結晶内部に拡散したB原子の深さ方向濃度分布から、B拡散係数の温度依存性D(T)=Dexp(-E/kT):D=10cm/s,E=4.70.5eVを決定することができた。

イオン注入を用いたSiC半導体の電気特性制御

伊藤 久義; 大島 武; 吉川 正人; 梨山 勇; T.Troffer*; G.Pensl*

Ionics, 24, p.45 - 52, 1998/07

イオン注入を利用した炭化珪素(SiC)半導体の電気伝導制御技術の開発を目的に、六方晶SiC単結晶にドナー不純物としてリン(P)、アクセプター不純物としてアルミニウム(Al)、ホウ素(B)のイオン注入を実施し、注入層の電気特性の評価を行った。注入P原子の電気的活性化に対する注入温度依存性を注入P濃度を変化させて調べた結果、低抵抗層形成に要する高濃度ドーピングには高温注入が有効であることを見い出した。またAlまたはBに加えてCまたはSiの共注入を行い、電気特性変化を調べた結果、C共注入によりP型電気特性を改善できることが明らかになった。さらに、高温窒素(N)イオン注入を用いてnチャンネルエンハンスメント型MOSFET(金属・酸化膜・半導体電界効果トランジスタ)を試作した

Characterization of defects in silicon carbide irradiated with high energy particles

伊藤 久義; D.Cha*; 磯谷 順一*; 河裾 厚男; 大島 武; 岡田 漱平; 梨山 勇

Proceedings of 3rd International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, p.28 - 33, 1998/00

電子線や原子炉中性子を照射した六方晶炭化珪素(6H-SiC)半導体単結晶における欠陥の構造とアニール挙動を電子スピン共鳴(ESR)法を用いて調べた。照射n型6H-SiCにおいては、照射欠陥に起因する3種類のESR信号(NA,NB,NC)を見い出した。一方、照射p型6H-SiCでは、2種類のESR信号(PA,PB)が検出された。解析の結果、NA及びPA信号は同一の欠陥(Si単一空孔)に起因することが解った。NB,NC信号は、電子スピン2個の微細相互作用により説明でき、各々Si空孔-格子間原子対、二重空孔に起因すると推測される。PB信号については、Si核スピンとの超微細相互作用による構造が観測された。角度依存性等の解析の結果より、PB中心はC単一空孔であると結論できる。また、等時アニールの結果、NB,NC中心は各々約800C、約200C、PB中心は約150Cで消失することが解った。

First Wall Erosion During a Plasma Disruption in Tokamak

中村 博雄; 平岡 徹; A.M.Hassanein*; G.L.Kulcinski*; W.G.Wolfer*

JAERI-M 83-058, 92 Pages, 1983/03

JAERI-M-83-058.pdf:1.91MB

本論文は、プラズマディスラプション時の蒸発・溶融による第一壁損耗量の評価について述べた。第一壁材は、316SS・Mo・C・SiC・TiCについて検討した。計算モデルは、移動境界条件・非定常蒸発・蒸気シールド効果・温度依存物性値を取扱っている。蒸気シールド有りで、エネルギー密度200J/cm、エネルギー時定数1msecのプラズマディスラプションの場合、全損耗量は、C・SiC・TiC・Moに対して、それぞれ4・5・6・2m(溶融層が安定な場合)および、4・5・25・39m(溶融層が不安定な場合)である。これらの損耗量は、第一壁の寿命に影響する為、今後、より詳細な損耗量評価を行なう為には、原子分子過程を考慮した蒸気シールドモデル、化学反応による損耗、および溶融層の安定性に関して検討が必要である。又、トカマク装置でのディスラプションプラズマと第一壁の相互作用の実験が今後重要と考えられる。

磁気リミタ板熱解析; 臨界プラズマ試験装置設計報告,36

中村 博雄; 二宮 博正; 清水 正亜; 太田 充

JAERI-M 7013, 47 Pages, 1977/03

JAERI-M-7013.pdf:1.3MB

本報告は、原研が建設を計画している臨界プラズマ試験装置(JT60)の磁気リミタ板の熱解析の結果と問題点について述べたものである。磁気リミタ板材として、黒鉛、熱分解黒鉛、炭化珪素を考えた。熱計算の結果、温度上昇から各材料を比較すれば積層構造にした熱分解黒鉛が最も良く、それにモリブデンが続く。黒鉛や炭化珪素は、熱負荷を少くする必要が有る。モリブデンについて、磁気リミタ板の取付け構造を考慮して定常温度解析を行った結果、ベローズ部では定常温度が1000C以上にもなる為、冷却機構が必要である事がわかった。磁気リミタ板への熱負荷を実効的に軽減させる方法として、磁気リミタコイル電流に交流成分を重畳させて、受熱面積を大きくする事が有効である事を示した。磁気リミタ板部から高温プラズマ側への不純物逆流量軽減を目的とした多条溝構造板の形状、熱解析により決定した。