今日の高度情報化社会を支える電子機器。近年、これら電子機器の誤作動を引き起こす原因の一つとしてソフトエラーと呼ばれる現象が注目されている。
ソフトエラーとは、電子機器が放射線（宇宙線）に曝された際に生じる一過性の誤作動や故障のこと。宇宙線は絶えず地上に降り注ぐ自然の放射線で、その主成分は目に見えない中性子やミュオンである。半導体デバイスの微細化・低消費電力化が進むにつれ、放射線耐性は低下しており、従来から懸念されて対策が進んでいる宇宙線中性子ばかりでなく、宇宙線ミュオンに起因するソフトエラー発生の可能性が指摘され始めているという。
ミュオンには正ミュオンと負ミュオンが存在し、これまで正ミュオンの照射実験結果の報告はあったものの、負ミュオン照射試験の報告はなく、その実験的検証が強く望まれていた。
今回、九州大学、大阪大学、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、J-PARCセンターなどからなる共同研究チームは、J-PARC物質・生命科学実験施設内のミュオン実験装置MUSEを用い、発生可能な世界最高強度の正および負ミュオンビームを半導体デバイスに照射する実験を実施。その結果、負ミュオンは原子核に捕獲され二次イオンを生成するために、正ミュオンに比べてメモリ情報のビット反転発生確率が約4倍であることがわかり、ソフトエラー発生には正ミュオンより負ミュオンの影響が大きいことが初めて実験的に明らかとなった。
研究チームは今後、宇宙線ミュオンに起因するソフトエラーの発生機構をさらに解明し、次世代半導体デバイスの設計などに応用することで、車の自動運転やIoT分野の安心・安全な半導体技術の創出に貢献することを目指すとしている。
