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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of an extreme environment resistive CCD using silicon carbide

Research Project

Project/Area Number 15H03967
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

土方 泰斗  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70322021)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
KeywordsCCD / 埋込チャネル構造 / 界面準位密度 / イオン注入 / 放射線耐性
Outline of Annual Research Achievements

「可視域CCDにおける電荷輸送」本年度は、可視域に応答する立方晶SiC基板上のMOSキャパシタをフォトリソグラフィー技術を用いてアレー配置し、1×3ピクセルの可視光対応CCDを作製した。グリーンレーザを右端ピクセルの右縁付近に照射し、電圧印加によって電荷輸送を試みたところ、左端ピクセルへの電荷輸送が確認された。すわなち、昨年度達成した紫外光に対する電荷輸送の成功に続き、可視光でも電荷輸送が可能であることを示した。
「埋め込みチャネル構造」埋め込みチャネル構造を導入することで、キャリアの輸送経路をMOS界面から引き離し、MOS界面欠陥でのキャリア捕獲を回避し、光応答特性の高効率化を図った。
n型基板にp型層をガウシアン分布形状で形成することにより埋め込みチャネル構造を構成した。この埋め込みチャネル構造を有する試料とない試料とで比較検討を行った結果、本構造の導入により界面捕獲準位密度が半分程度にまで低減され、本手法の有効性を確認した。
「放射線耐性評価」最終年度である本年度において、主に最終形SiC-CCD の複合耐極限環境性の評価を行った。今回、CCDとしてのガンマ線照射試験は実施できなかったが、その代わりにMOSキャパシタに対する照射試験を実施した。その結果、照射線量1メガグレイ(グレイ≒シーベルト)まで照射しつづけたがMOSキャパシタ特性の劣化はほとんど見られず、SiC半導体のガンマ線耐性の高さを発揮した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (26 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Macroscopic simulations of the SiC thermal oxidation process based on the Si and C emission model2019

    • Author(s)
      Hijikata Yasuto
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials

      Volume: 92 Pages: 253~258

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2019.01.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study of oxygen-related defects on 4H-SiC surface: The effects of surface amorphous structure2019

    • Author(s)
      Matsushita Yu-ichiro、Furukawa Yoritaka、Hijikata Yasuto、Ohshima Takeshi
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 464 Pages: 451~454

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.09.072

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxygen-incorporated single-photon sources observed at the surface of silicon carbide crystals2018

    • Author(s)
      Hijikata Yasuto、Horii Takashi、Furukawa Yoritaka、Matsushita Yu-ichiro、Ohshima Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Physics Communications

      Volume: 2 Pages: 111003~111003

    • DOI

      10.1088/2399-6528/aaede4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electrically controllable position-controlled color centers created in SiC pn junction diode by proton beam writing2018

    • Author(s)
      Yamazaki Yuichi、Chiba Yoji、Makino Takahiro、Sato Shin-Ichiro、Yamada Naoto、Satoh Takahiro、Hijikata Yasuto、Kojima Kazutoshi、Lee Sang-Yun、Ohshima Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Materials Research

      Volume: 33 Pages: 3355~3361

    • DOI

      10.1557/jmr.2018.302

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Room Temperature Electrical Control of Single Photon Sources at 4H-SiC Surface2018

    • Author(s)
      Sato Shin-ichiro、Honda Tomoya、Makino Takahiro、Hijikata Yasuto、Lee Sang-Yun、Ohshima Takeshi
    • Journal Title

      ACS Photonics

      Volume: 5 Pages: 3159~3165

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.8b00375

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Various Single Photon Sources Observed in SiC Pin Diodes2018

    • Author(s)
      Tsunemi Hiroki、Honda Tomoya、Makino Takahiro、Onoda Shinobu、Sato Shinichiro、Hijikata Yasuto、Ohshima Takeshi
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 924 Pages: 204~207

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.924.204

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of stacking faults in 4H-SiC epilayer induced by oxidation2018

    • Author(s)
      Asafuji Ryosuke、Hijikata Yasuto
    • Journal Title

      Materials Research Express

      Volume: 5 Pages: 015903~015903

    • DOI

      10.1088/2053-1591/aaa00c

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 同位体酸素を用いたSiC表面に形成される単一光子源の構造推定2019

    • Author(s)
      土方 泰斗,松下 雄一郎,大島 武
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会 (9a-PB3-5) (大岡山) 2019.3.9.
  • [Presentation] 4H-SiC中の窒素・空孔複合欠陥の形成におけるイオンビーム照射の影響2019

    • Author(s)
      楢原 拓真,佐藤 真一郎,土方 泰斗,大島 武
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会 (11p-70A-14) (大岡山) 2019.3.11.
  • [Presentation] γ線照射が炭化ケイ素表面発光中心の生成・発光特性に与える影響2019

    • Author(s)
      山崎 雄一郎,常見 大貴,佐藤 真一郎,土方 泰斗,大島 武
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会 (11p-70A-15) (大岡山) 2019.3.11.
  • [Presentation] Growth Rate Simulations of Oxide Films on Silicon Carbide based on the Si and C Emission Model2018

    • Author(s)
      Yasuto Hijikata
    • Organizer
      2018 Conference on Intelligent Computing, Communication & Applied Technologies (CICCAT2018) (Zhuhai, China) 2018.12.25.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Creating single photon sources in SiC pn diodes using proton beam writing2018

    • Author(s)
      Y. Chiba, Y. Yamazaki, T. Makino, S.-i. Sato, N. Yamada, T. Sato, K. Kojima, S.-Y. Lee, T. Ohshima, Y. Hijikata
    • Organizer
      2018 Conference on Intelligent Computing, Communication & Applied Technologies (CICCAT2018) (Zhuhai, China) 2018.12.25.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gate Structure Dependence of Charge Collection and Single Event Burnout Tolerance for SiC MOSFETs2018

    • Author(s)
      T. Makino, S. Takano, S. Harada, Y. Hijikata, and T. Ohshima
    • Organizer
      2018 IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference (NSREC) (Hawaii, USA) (PG2) 2018.7.18.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Macroscopic Simulation of the SiC Thermal Oxidation Process based on the Si and C Emission Model2018

    • Author(s)
      Yasuto Hijikata
    • Organizer
      The Asia-Pacific Conference on Silicon Carbide and Related Materials (APCSCRM) 2018 (Beijing, China) 2018.7.11.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Radiation Efficiency Enhancement of Single Photon Source near Stacking Fault in 4H-SiC Epilayer2018

    • Author(s)
      Y. Hijikata, Y. Furukawa, Y.-i. Matsushita, and T. Ohshima
    • Organizer
      European Materials Research Society (E-MRS) 2018 Spring Meeting (Strasbourg, France) (I.8.3) 2018.6.20.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SiC半導体を用いた非接触給電装置の耐放射線性評価2018

    • Author(s)
      赤川拓,川原藤樹,金子裕良,武山昭憲,大島武,土方泰斗
    • Organizer
      先進パワー半導体分科会第5回講演会 (IIB-28) (京都) 2018.11.7.
  • [Presentation] SiC表面に形成される単一光子源の酸化膜厚依存性2018

    • Author(s)
      常見 大貴,佐藤 真一郎,山﨑 雄一,牧野 高絋,土方 泰斗,大島 武
    • Organizer
      先進パワー半導体分科会第5回講演会 (IIB-24) (京都) 2018.11.7.
  • [Presentation] プロトンビーム描画により形成したシリコン空孔の光学特性劣化要因に関する研究2018

    • Author(s)
      山﨑 雄一,千葉 陽史,牧野 高絋,佐藤 真一郎,山田 尚人,佐藤 隆博,加田 渉,土方 泰斗,児島 一聡,S.-Y.Lee,大島 武
    • Organizer
      先進パワー半導体分科会第5回講演会 (IIB-5) (京都) 2018.11.7.
  • [Presentation] プロトンビーム描画により形成されたSiC pnダイオード中シリコン空孔のODMR測定2018

    • Author(s)
      千葉 陽史,山﨑 雄一,牧野 高絋,佐藤 真一郎,山田 尚人,佐藤 隆博,児島 一聡,土方 泰斗,大島 武
    • Organizer
      先進パワー半導体分科会第5回講演会 (IIA-10) (京都) 2018.11.7.
  • [Presentation] 4H-SiC中の窒素・空孔複合欠陥の形成と発光特性2018

    • Author(s)
      楢原拓真,佐藤 真一郎,土方泰斗,大島武
    • Organizer
      先進パワー半導体分科会第5回講演会 (IA-7) (京都) 2018.11.6.
  • [Presentation] プロトンビーム描画プロセスがSiC pnダイオード中に導入したシリコン空孔の光学特性に与える影響2018

    • Author(s)
      山﨑 雄一,千葉 陽史,牧野 高絋,山田 尚人,佐藤 隆博,土方 泰斗,児島 一聡,大島 武
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会 (21a-141-10) (名古屋) 2018.9.21.
  • [Presentation] プロトンビーム描画を用いてSiCデバイス中に作製したシリコン空孔のODMR測定2018

    • Author(s)
      千葉 陽史,山﨑 雄一,牧野 高絋,佐藤 真一郎,山田 尚人,佐藤 隆博,児島 一聡,土方 泰斗,大島 武
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会 (21a-141-11) (名古屋) 2018.9.21.
  • [Presentation] SiC p+nn+ダイオード中の単一光子源の発光特性に関する考察2018

    • Author(s)
      常見 大貴,佐藤 真一郎,山﨑 雄一,牧野 高絋,土方 泰斗,大島 武
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会 (21a-141-12) (名古屋) 2018.9.21.
  • [Presentation] SiC半導体表面に形成した単一光子源の低温フォトルミネッセンス特性2018

    • Author(s)
      音嶋俊介,松下雄一郎,大島武,土方泰斗
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会 (21a-141-13) (名古屋) 2018.9.21.
  • [Presentation] SiC半導体が実現する室温電子駆動量子センサ2018

    • Author(s)
      土方 泰斗,牧野 高紘,佐藤 真一郎,山崎雄一,大島 武
    • Organizer
      第2回量子生命科学研究会第2回学術集会 (P1) (東大本郷) 2018.5.10.
  • [Remarks] 土方泰斗ウェブページ

    • URL

      http://www.opt.ees.saitama-u.ac.jp/~yasuto/index-j.html

URL: 

Published: 2019-12-27  

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