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InGaAsデバイスの放射線損傷とその低減法

研究課題

研究課題/領域番号 11650727
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関熊本電波工業高等専門学校

研究代表者

紫垣 一貞 (柴垣 一貞)  熊本電波工業高等専門学校, 情報通信工学科, 助教授 (50044722)

研究分担者 工藤 友裕  熊本電波工業高等専門学校, 情報通信工学科, 助教授 (90225160)
葉山 清輝  熊本電波工業高等専門学校, 電子工学科, 助教授 (00238148)
大山 英典  熊本電波工業高等専門学校, 電子工学科, 教授 (80152271)
博多 哲也  熊本電波工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教授 (60237899)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2000年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1999年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードInGaAsデバイス / 高エネルギー粒子 / 宇宙空間 / 照射損傷 / 格子欠陥 / 劣化 / 熱処理 / 回復
研究概要

次世代においても使用可能な先端半導体デバイスの放射線損傷機構の解明が要求されている。本研究では、受発光波長が1.55μmである光通信用InGaAsデバイス(フォオトダイオード、レーザダイオード)や遮断周波数が100GHzであるAlGaAs系HEMT(High Electron Mobility Transitor)の照射損傷を特性劣化を解析し、また、照射後の熱処理による回復過程を調べた。
一連の研究の結果、以下のことが明らかになった。
1.InGaAsデバイスやAlGaAsデバイスの電気的特性は放射線照射により劣化するが、それは照射量の増加と共に顕著になる。また、照射後の熱処理により特性は回復し、300℃、30分の熱処理で照射前の約90%まで回復する。
2.同じ放射線源の同一照射量で比較した場合、InGaAsデバイスの方がAlGaAsデバイスに比べて損傷が少ない。これはInGaAsデバイスが耐放射線性に優れていることを示唆している。材料による損傷の差は構成原子の原子量の違いに起因すると思われる。また、InGaAsデバイスで比較しても、フォトダイオードよりHEMTの方が劣化しにくい。これは同じInGaAs系デバイスでも構造が横型でかつ多数キャリア動作の方が照射に強いことを表わしている。
3.InGaAsやAlGaAsデバイスの照射による特性劣化には2次元電子走行層中に形成されたGaに関連する複合欠陥が大きく関与しており、この格子欠陥によりキャリアである電子が捕獲され電流が減少すると考えられる。
4.デバイスやポリシリコンの特性劣化の程度は放射線の線種によって大きく異なる。損傷の程度は電子<中性子<陽子<カーボンの順序で大きくなり、カーボンのよる損傷は電子の約3桁程大きい。損傷の線源依存症は、照射粒子の質量と構成原子との衝突確率の違いから明確に説明出来る。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (41件)

  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "20-MeV alpha ray effects in AlGaAs p-HEMTs"proceeding of the 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications. 133-138 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Impact of 20-MeV alpha ray irradiation on the V-band performance of AlGaAs psuedomorphic HEMTs"IEEE Trans. on Nucl. and Sci.. 47. 2546-2550 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Degradation and recovery of AlGaAs p-HEMTs irradiated by high-energy particles"Microelectron. Reliab.. 41. 79-85 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Studies of degradation mechnism for InGa_<0.53>As_<0.47> p-i-n photodiodes"proceeding of the RADECS 2000 workshop, Radiation Effects on Components and Systems. 105-109 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Impact of lattice defects on device performance of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"Solid State Phenomena. 78〜79. 319-324 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Induced lattice defects in InGaAsP laser diodes by high-temperature gamma ray irradiation"Physica B. (掲載予定).

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  • [文献書誌] T. Kudou et al.: "Effect of irradiation in InGaAs photo devices"J. Radioanal Nucl. Chem.. 239. 361-364 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation damage of In 0.53 Ga 0.47 As photodiodes by high energy particles"Journal of Materials Science. 10. 403-405 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation damage in InGaP/InGaAs p-HEMTs by 20-MeV alpha rays"Journal of the Korean Physical Society. 35. 272-274 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation induced lattice defects in InGaAsP laser diodes and their effects on devices performance"Physica B. 273-274. 1031-1033 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Hakata et al.: "lmpact of induced lattice defects on performance degradation of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"Physica B. 273-274. 1034-1036 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation induced lattice defects in InGaP/GaAs p-HEMTs and their effects on device performance"Solid State Phenomena. 69-70. 563-568 (1999)

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  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Impact of neutron irradiation on optical performance of InGaAsP laser diodes"Solid Thin Films. 364. 250-254 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation damage in AlGaAs/GaAs pseudomorphic HEMTs"proceeding of the Radiation and its Efffects on Components and System RADECS 99, Fontevraud France. 295-299 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Hakata et al.: "Degradation and recovery of AlGaAs/GaAs p-HEMTs by high energy particles"proceeding of the 19th Electronics Materilas Symposium, Izu-Nagaoka Japan. 11-14 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kudou et al.: "Radiation damage in InGaAs photodides"proceeding of the 20th Electronics Materilas Symposium, Izu-Nagaoka Japan. 19-20 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "20-MeV alpha ray irradiation effects in AlGaAs pseudomorphic HEMTs"proceeding of the Japan-Korea joint workshop on advanced semiconductor processes and equipments, Toyahashi Japan. 89-90 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "20-MeV alpha ray effects in AlGaAs p-HEMTs"proceeding of the 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications, Tsukuba Japan. 133-138 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Hakata et al.: "Impact of lattice defects on device performance of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"proceeding of the 6th international workshop on beam injection assessment of microstructures in semiconductors, Fukuoka, Japan. 34 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Impact of 20-MeV alpha ray irradiation on the V-band performance of AlGaAs psuedomorphic HEMTs"IEEE Trans. on Nucl. and Sci.. 47. 2546-2550 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Degradation.and recovery of AlGaAs p-HEMTs irradiated by high-energy particles"Microelectron. Reliab.. 41. 79-85 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Hakata et al.: "Impact of lattice defects on device performance of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"Solid State Phenomena. 78-79. 319-324 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Induced lattice defects in InGaAsP laser diodes by high-temperature gamma ray irradiation"Physica B. to be published.

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "20-MeV alpha ray effects in AlGaAs p-HEMTs"proceeding of the 4th International Wprkshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications. 133-138 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Impact of 20-MeV alpha ray irradiation on the V-band performance of AlGaAS psuedomorphic HEMTs"IEEE Trans. on Nucl.and Sci.. 47. 2546-2550 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Degradation and recovery of AlGaAs p-HEMTs irradiated by high-energy particles"Microelectron. Reliab. 41. 79-85 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Studies of degradation mechnism for InGa_<0.53>As_<0.47> p-i-n photodiodes"proceeding of the RADECS 2000 workshop, Radiation Effects on Components and_Systems. 105-109 (2000)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Impact of lattice defects on device performance of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"Solid State Phenomena. 78〜79. 319-324 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Induced lattice defects in InGaAsP laser diodes by high-temperature gamma ray irradiation"Physica B. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama: "20-MeV alpha ray irradiation effects in AlGaAs pseudomorphic HEMTs"proceeding of the Japan-Korea joint workshop on advanced semiconductor processes and equipments, Toyahashi Japan. 89-90 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Onoda,H.Ohyama et al.: "Studies of degradation mechnism for InGa_<0.53>As_<0.47> p-i-n photodiodes"proceeding of the RADECS 2000 workshop, Radiation Effects on Components and Systems, Louvain-la-Neuve Belgium. 105-109 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "20-MeV alpha ray effects in AlGaAs p-HEMTs"proceeding of the 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Applications Tsukuba Japan. 133-138 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Impact of 20-MeV alpha ray irradiation on the V-band performance of AlGaAs psuedomorphic HEMTs"IEEE Trans.on Nucl.and Sci.. 47. 2546-2550 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Degradation and recovery of AlGaAs p-HEMTs irradiated by high-energy particles"Microelectron.Reliab.. 41. 79-85

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ohyama et al.: "Impact of lattice defects on device performance of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"Solid State Phenomena. (to be published).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation damage of In_<0.53>Ga_<0.47>As photodiodes by high energy particles"Journal of Materials Science. 10. 403-405 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation damage in InGaP/InGaAs p-HEMTs by 20-MeV alpha rays"Journal of the Korean Physical Society. 10. 335-337 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation induced lattice defects in InGaAsP laser diodes and their effects on devices performance"Physica B. 273-274. 1031-1033 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Hakata et al.: "Impact of induced lattice defects on performance degradation of AlGaAs/GaAs p-HEMTs"Physica B. 273-274. 1034-1036 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Radiation induced lattice defects in InGaP/GaAs p-HEMTs and their effects on device performance"Solid State Phenomena. 69-70. 563-568 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Ohyama et al.: "Impact of neutron irradiation on optical performance of InGaAsP laser diodes"Solid Thin Films. 364. 250-254 (2000)

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      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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