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碳化硅肖特基二极管和场效应管辐射累积损伤效应研究

发布时间:2022-01-08 09:24
  碳化硅(SiC)作为第三代宽带隙半导体材料,有着优异的物理化学性能,是发展大功率、高频高温以及抗强辐射等技术的核心。电子器件在轨服役期间,会受到空间带电粒子辐射的影响,导致电性能的退化,将影响航天器在轨服役的可靠性。因此,探究碳化硅器件的辐射损伤效应具有重要的工程意义和学术价值。本文以碳化硅肖特基二极管(SBD)和场效应管(MOSFET)两款器件作为研究对象,在系列高能电子、γ射线和重离子辐照实验基础上,利用半导体器件性能参数测试仪测试电性能的变化规律,并结合TCAD和SRIM软件对两款器件的辐射效应进行模拟,与实验结果相结合,探究辐照下碳化硅器件的电性能退化的影响因素及损伤机理。通过对比分析4H-SiC MOSFET和SBD两款器件在1MeV高能电子、γ射线和20MeV Si辐照下电性能的退化规律,分析器件的损伤机制。采用氢气浸泡研究氢对4H-SiC MOSFET的辐射效应的影响。在γ射线辐照实验中,发现氢元素对偏置栅电压为+20V的MOSFET的阈值电压的变化有抑制作用。两款SiC器件在工作状态下往往有外加电场的作用,本文根据器件的电参数,在器件的辐照过程中施加偏置电压,探究器件在... 

【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】:71 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

碳化硅肖特基二极管和场效应管辐射累积损伤效应研究


不同掺杂浓度外延层阻抗与辐照注量关系图[37]

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哈尔滨工业大学硕士学位论文8图1-2C离子辐照SiCSBD后的DLTS能谱图[37]EvwarayeAO等人进行了Ni/4H-SiC肖特基二极管的1MeV电子辐照实验和Ar+辐照实验,其中电子累积注量达到5.1×1017e/cm2。对辐照后的器件进行DLTS测试发现了几种不同的缺陷能级,如图1-3,1-4。发现能级为EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV电子辐射SiC生成的主导缺陷。作者发现不用的辐照源导致的Z1/Z2缺陷的热稳定性存在差异[38]。图1-3500℃退火前后1MeV电子辐照SiCSBD后的DLTS能谱图[38]

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哈尔滨工业大学硕士学位论文8图1-2C离子辐照SiCSBD后的DLTS能谱图[37]EvwarayeAO等人进行了Ni/4H-SiC肖特基二极管的1MeV电子辐照实验和Ar+辐照实验,其中电子累积注量达到5.1×1017e/cm2。对辐照后的器件进行DLTS测试发现了几种不同的缺陷能级,如图1-3,1-4。发现能级为EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV电子辐射SiC生成的主导缺陷。作者发现不用的辐照源导致的Z1/Z2缺陷的热稳定性存在差异[38]。图1-3500℃退火前后1MeV电子辐照SiCSBD后的DLTS能谱图[38]

【参考文献】:
期刊论文
[1]Low on-resistance 1.2 kV 4H-SiC power MOSFET with Ron, sp of 3.4 mΩ·cm2[J]. Qiang Liu,Qian Wang,Hao Liu,Chenxi Fei,Shiyan Li,Runhua Huang,Song Bai.  Journal of Semiconductors. 2020(06)
[2]航天器空间辐射防护材料与防护结构[J]. 沈自才,夏彦,杨艳斌,丁义刚,赵春晴.  宇航材料工艺. 2020(02)
[3]火星探测器全任务期空间环境特征与防护要点[J]. 蔡震波,曲少杰.  航天器环境工程. 2019(06)
[4]商业航天元器件抗辐射性能保证研究[J]. 张洪伟,李鹏伟,孙毅.  航天器工程. 2019(06)
[5]载人深空探索中空间辐射防护技术的研究进展[J]. 赵磊,尚钰轩,袁爽,何欣叶,宓东,孙野青.  科学通报. 2019(20)
[6]基于磷钝化栅介质的1.2kV 4H-SiC DMOSFET[J]. 刘佳佳,刘英坤,谭永亮,张力江,崔玉兴.  电子学报. 2018(08)
[7]纳米器件空间辐射效应机理和模拟试验技术研究进展[J]. 陈伟,刘杰,马晓华,郭刚,赵元富,郭晓强,罗尹虹,姚志斌,丁李利,王晨辉,陈荣梅,何宝平,赵雯,张凤祁,马武英,翟鹏飞,王祖军,刘天奇,郭红霞,刘建德,杨海亮,胡培培,丛培天,李宗臻.  科学通报. 2018(13)
[8]分子动力学模拟4H-SiC辐照下缺陷形成机理[J]. 何涛,何红宇,周媛,朱卫华,陈志勇,王新林.  光电技术应用. 2017(05)
[9]氢气气氛下横向PNP晶体管电离损伤行为[J]. 李兴冀,陈朝基,杨剑群,刘超铭,马国亮.  太赫兹科学与电子信息学报. 2017(04)
[10]空间辐射效应地面模拟等效的关键基础问题[J]. 陈伟,郭晓强,姚志斌,罗尹虹,丁李利,何宝平,王祖军,王晨辉,王忠明,丛培天.  现代应用物理. 2017(02)

博士论文
[1]4H-SiC SBD与MESFET高能粒子辐照效应研究[D]. 张林.西安电子科技大学 2009

硕士论文
[1]硅基MOS器件的电离辐照效应分析[D]. 李一天.西安电子科技大学 2010



本文编号:3576304

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