一種新型GaN功率開(kāi)關(guān)器件(GIT)中子輻照效應(yīng)研究.pdf

1、GaN功率開(kāi)關(guān)器件因?yàn)槠淠透邷?、耐高壓、高功率容量和高頻的特點(diǎn)在未來(lái)商用和軍用市場(chǎng)有著巨大的應(yīng)用潛力。增強(qiáng)型技術(shù)是當(dāng)前研究GaN功率開(kāi)關(guān)器件的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外針對(duì)GaN增強(qiáng)型HEMT開(kāi)展的輻照效應(yīng)研究較少。根據(jù)器件工作機(jī)理分析，位移損傷是可能導(dǎo)致GaN增強(qiáng)型HEMT性能退化的主要因素。因此，開(kāi)展增強(qiáng)型GaN功率開(kāi)關(guān)器件中子輻照效應(yīng)研究，對(duì)于評(píng)估GaN基功率開(kāi)關(guān)器件在強(qiáng)輻射環(huán)境中的可靠應(yīng)用具有重要意義。
　　本文針對(duì)當(dāng)

2、前一種新型增強(qiáng)型GaN功率開(kāi)關(guān)器件----柵注入晶體管(GIT)，采用仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)其中子位移損傷效應(yīng)和退化規(guī)律進(jìn)行了研究。首先，利用Gent4計(jì)算了不同注量中子輻照下在器件中產(chǎn)生的位移缺陷密度；然后，采用SILVACO軟件模擬了該器件的基本結(jié)構(gòu)和主要特性，并通過(guò)在器件模型中嵌入陷阱的方法，分析了位移缺陷對(duì)器件性能的影響；最后，在反應(yīng)堆中子環(huán)境下，對(duì)樣品器件開(kāi)展了1MeV中子的輻照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在一定程度上與仿真結(jié)果吻合。結(jié)果

3、表明，與傳統(tǒng)耗盡型GaN HEMT相比，GIT因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)，其位移損傷機(jī)理和中子輻照效應(yīng)均有所不同。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)中子輻照注量達(dá)到1.6×1014cm-2時(shí)，器件產(chǎn)生的主要效應(yīng)包括飽和漏電流的下降(其產(chǎn)生的主要原因是器件溝道遷移率的退化)和關(guān)態(tài)漏極漏電流的增加；而當(dāng)中子注量高達(dá)1.5×1015cm-2時(shí)，除了出現(xiàn)上述的退化外，器件的閾值電壓還發(fā)生了微弱的負(fù)向漂移。該器件閾值電壓主要同溝道2DEG密度和p型柵的有效摻雜濃度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果