半導体材料の核融合中性子照射効果ダイナミクスの研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05558068
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 飯田 敏行 大阪大学, 工学部, 助教授 (60115988)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 亮人 大阪大学, 工学部, 教授 (50029112) ; 田辺 哲朗 大阪大学, 工学部, 助教授 (00029331)
• Keywords: Si半導体素子 / 照射効果ダイナミクス / Si-SSD / 原子弾き出し / DT・DD中性子損傷相関係数 / コール・コール円弧則 / 荷電粒子輸送コードTRIM / 中性子応答電荷スペクトル

Research Abstract

材料の素性の明瞭なSi半導体素子を例に核融合中性子照射効果とその感受性について調べた。直径12mmφ.厚さ100μmのSi-SSD試料の照射実験では漏れ電流が中性子フルエンスに比例して増加した。DT及びDD中性子による漏れ電流増加率はそれぞれ単位体積当たり3.7×10^<-7>nA/cm,1.6×10^<-7>nA/cmであった。また.漏れ電流増加に関するDT-DD中性子損傷相関係数は2.3であった。Si-SSD試料の中性子応答電荷スペクトルデータをもとに,荷電粒子輸送コードTRIMで計算した原子弾き出しについての損傷相関係数は2.5となり、実験値とほぼ一致することがわかった。このことは、Si-SSDの中性子損傷(漏れ電流の増加)が原子の弾き出し効果に強く関係し、またエネルギーの異なる中性子による損傷についても原子の弾き出しの計算によって損傷の予測や評価ができることを意味している。また、この結果は同様の原理に基づく他のSi半導体素子の核融合中性子損傷の推定や評価にも十分適用できると考えられる。また、逆バイアス状態でのインピーダンス測定より、空乏層領域に対する高抵抗R,静電容量C、そしてN型Si結晶バルクに対する低抵抗rについて,中性子照射によってRは減少し,rは増加し,Cが低周波数領域では増加し、高周波数領域では減少することがわかった。このインピーダンス変化はコール・コールの円弧則を満足せず、有極性液体の電気的特性の傾向を示した。つまり、配向分極によってある周波数領域の交流電場によって異常分散および吸収を引き起こしている。言い替えると静電容量が周波数によって変わっている。分極が起こっているとすると、中性子照射によって生成された欠陥が集合して分極を生じさせるような構造に変化していることが考えられる。さらに詳しい測定が必要である。

Research Products

• [Publications] T.Iida,et al.: "Correlation of DT and DD Fusion Neutron Damage in Si-SSD" IEEE Trams.on Nuclear Science. (1994)
• [Publications] T.Iida,et al.: "Fusion Neutron Damage in Si Surface Barrier Detector" Proc.8th workshop on Radiation Detectors. (1994)
• [Publications] Sunarno,T.Iida,et al.: "Soft-Error on CMOS SRAMICs by Fusion Neutrons" IEEE Trans.on Nuclear Science. (1994)