耐放射線窒化ガリウム電子デバイス実現に向けた放射線誘起欠陥と素子特性劣化の解明

阐明辐射引起的缺陷和器件特性恶化，以实现抗辐射氮化镓电子器件

基本信息

批准号：
22KJ1583
负责人：
青島慶人
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1583/
关键词：
窒化ガリウム放射線欠陥トラップ DLTS 劣化予測エネルギー準位 NIEL

项目摘要

本研究は、様々な種類の放射線によりGaN結晶中に形成されるトラップを評価し、ion-ionizing energy loss (NIEL)の観点から生成レートを比較することで、トラップ生成を統一的に議論できる基盤を確立することを目的として行われた。本年度は、ガンマ線照射によりn型GaN中に形成された電子トラップのうち、EC-(0.12-0.20) eVに準位を形成するトラップに着目し、先行研究による他の種類の放射線によりn型GaNの同準位に形成されるトラップの生成レートとNIELの観点から比較した。NIELを用いた比較にむけ、まずはGaN中における各放射線のNIELを計算した。荷電粒子線のNIELは、screened-relativistic (SR)法を用いて計算した。また、ガンマ線のNIELはGEANT4によるモンテカルロシミュレーションを用いてGaN中の相互作用に加えて周辺の遮蔽環境も考慮することで計算した。計算したNIELを用いて、様々な放射線照射によりEC-(0.12-0.20) eVに準位を形成するトラップの生成レートを比較することで、生成レートがNIELに比例して増加していることを見出し、生成レートとNIELとの相関係数を得た。続いて、得られた関係式を用いたトラップ密度予測の妥当性検証のために、n型GaNに対して様々なエネルギーの陽子線を照射した。照射によりEC-0.12 eVに形成される電子トラップの生成レートを求めたことろ、実験により得られた生成レートとNIELとの関係式から得られた計算値とはよく一致していることを確認した。そこで、n型/p型GaNに対するガンマ線/陽子線照射により形成される他のエネルギー準位のトラップについても生成レートとNIELとの比較を行うことで、他のトラップに対してもNIELを用いた生成レートの予測手法が適応できることを示した。

本研究评估了由于各种辐射而在GaN晶体中形成的陷阱，并从离子电离能量损失（NIEL）的角度比较了陷阱的形成率，从而为陷阱形成的统一讨论奠定了基础。的建立。今年，在通过伽马射线照射在n型GaN中形成的电子陷阱中，我们从形成的陷阱的发生率的角度对在EC-(0.12-0.20)eV处形成的陷阱进行了比较。和NIEL处于同一水平。为了使用 NIEL 进行比较，我们首先计算了 GaN 中每种辐射的 NIEL。带电粒子束的 NIEL 使用屏蔽相对论 (SR) 方法计算。此外，伽马射线NIEL是使用GEANT4进行蒙特卡罗模拟计算的，除了GaN中的相互作用之外，还考虑了周围的屏蔽环境。通过使用计算的 NIEL 比较由于各种辐射照射而形成 EC-(0.12-0.20) eV 水平的陷阱的生成率，我们发现生成率与 NIEL 成正比增加。航向与产量之间的相关系数。率并获得 NIEL。接下来，为了验证使用所获得的关系式进行的陷阱密度预测的有效性，用各种能量的质子束照射n型GaN。测定了由于照射而在EC-0.12eV下形成的电子陷阱的产生率，并且确认了由实验获得的产生率和由与NIEL的关系式获得的计算值非常一致。因此，通过将伽马射线/质子束照射在n型/p型GaN上形成的其他能级的陷阱的生成率与NIEL进行比较，表明NIEL也可以用于其他陷阱。发电率预测方法适用。