GaN基材料和器件輻照可靠性研究.pdf

1、GaN材料具有寬禁帶、高遷移率等優(yōu)良特性，是制造高壓、高溫、高頻(RF)等電子器件的理想材料，因此GaN基器件將成為國防航天等軍事領(lǐng)域應(yīng)用的極佳選擇。空間輻照環(huán)境對其帶來的可靠性問題，目前在國內(nèi)外尚未深入研究。本論文對新型GaN基材料及HEMT器件的輻照損傷效應(yīng)進(jìn)行研究，開展了實驗和理論兩方面系統(tǒng)深入的研究。
　　 在理論上對GaN基HEMT的輻照損傷結(jié)果進(jìn)行了探究和分析，然后提出了AlGaN/GaN HEMT器件主要的輻照損傷

2、機理是，輻照粒子在GaN基材料中產(chǎn)生位移效應(yīng)，并且伴隨著輻照感生表面態(tài)以及界面態(tài)的產(chǎn)生。從而造成了器件閾值電壓的漂移、2DEG濃度的變化和遷移率的變化。
　　 開展了60Coγ射線的輻照損傷實驗研究，實驗發(fā)現(xiàn)伽馬輻照引起了材料閾值電壓的正向漂移和異質(zhì)結(jié)構(gòu)中載流子濃度下降比例都非常小，器件飽和漏電流和跨導(dǎo)的下降以及器件柵特性的退化稍大一些。而方塊電阻隨輻照劑量的增加和最后幾乎完全退火的結(jié)果，揭示出主要的退化原因為產(chǎn)生輻照感生表面態(tài)

3、。并且對比了MOS型，常規(guī)未鈍化型和場板鈍化結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，并討論了其優(yōu)缺點。
　　 開展了GaN體材料和HEMT器件的質(zhì)子輻照損傷實驗研究，發(fā)現(xiàn)低注量輻照引起了體材料載流子濃度增加，材料表面形貌惡化和晶格應(yīng)力增加，高注量輻照引起了HEMT器件漏電流下降，跨導(dǎo)減小，閾值電壓顯著退化的結(jié)果。
　　 此外還建立了AlGaN/GaN HEMT器件受到粒子輻照損傷模型，主要是分析了遷移率、2DEG濃度和閾值電壓三個主要的電學(xué)參數(shù)在輻照