質(zhì)子輻照對InP-InGaAsHBTs電學(xué)特性的影響.pdf

1、異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBTs)以其獨(dú)特的優(yōu)勢越來越受到人們的關(guān)注。相較于其他HBTs，InP/InGaAs HBTs具有如下的優(yōu)勢：InGaAs基區(qū)具有更高的電子遷移率，集電區(qū)具有更高的飽和漂移速度，InP襯底具有更高的熱導(dǎo)率和更低的表面復(fù)合速度。由于具有以上優(yōu)勢，InP/InGaAs HBTs被廣泛地應(yīng)用在空間電子系統(tǒng)中，特別是高速高頻電子系統(tǒng)。這些應(yīng)用在空間中的電子系統(tǒng)面臨著復(fù)雜的輻照環(huán)境，質(zhì)子是空間輻照環(huán)境中一種主要的輻射粒子，質(zhì)

2、子輻照會對InP/InGaAs HBTs的電學(xué)特性造成嚴(yán)重的影響，因此研究InP/InGaAs HBTs的質(zhì)子輻照效應(yīng)十分有必要。
　　本文分別對于InP/InGaAs異質(zhì)PN結(jié)和InP/InGaAs HBTs兩種器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了質(zhì)子束流為0.027nA/cm2?s、輻照能量為3MeV和10MeV、輻照劑量為1×1011、5×1011、1×1012、5×1012p/cm2的質(zhì)子輻照實(shí)驗(yàn)。在分析了異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)工作的物

3、理機(jī)制和質(zhì)子輻照損傷機(jī)制的基礎(chǔ)上，對質(zhì)子輻照引起的InP/InGaAs HBTs電流增益衰退給出了解釋。
　　對于InP/InGaAs異質(zhì)PN結(jié)器件我們進(jìn)行了輻照前后的I-V測試和不同測試頻率的C-V測試。結(jié)果顯示：質(zhì)子輻照之后，InP/InGaAs異質(zhì)PN結(jié)的正向和反向電流都增大了，并且這種變化隨著質(zhì)子輻照劑量的增大而更加明顯；該器件的勢壘電容增大了。基于變頻C-V的測試結(jié)果，我們求解了該器件的界面態(tài)密度，結(jié)果顯示：相同輻照能量

4、條件下界面態(tài)密度隨著質(zhì)子輻照劑量的增加而變大，相同輻照劑量條件下低能量的質(zhì)子輻照造成了更大的界面態(tài)密度。
　　對于InP/InGaAs HBTs器件我們進(jìn)行了輻照前后的輸出特性和Gummel特性的測試。測試結(jié)果顯示：質(zhì)子輻照后器件的共發(fā)射電流增益降低了，具體來說，在相同的質(zhì)子輻照能量條件下，器件的電流增益衰退隨著質(zhì)子輻照劑量的增加而更嚴(yán)重；相同的質(zhì)子輻照劑量條件下，低能量(3MeV)的質(zhì)子輻照會造成更為嚴(yán)重的器件電流增益衰減。Gu

5、mmel測試結(jié)果表明器件電流增益衰退是質(zhì)子輻照引起基極電流增大造成的。
　　本文基于解析模型求解了質(zhì)子在InP和InGaAs中的非電離能量損失(NIEL)，計算結(jié)果很好地解釋了不同能量的質(zhì)子輻照引起InP/InGaAs HBTs不同的電流增益衰退。為了解釋不同劑量的質(zhì)子輻照引起的不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文進(jìn)行了SRIM仿真，結(jié)果表明：相同能量條件下隨著質(zhì)子輻照劑量的增加，質(zhì)子引起的空位密度增加，從而很好的解釋了不同劑量引起的器件不同的電