Ⅲ-Ⅴ族半导体材料及AlGaN/GaN HEMT器件辐照效应研究

发布时间：2024-12-11 05:43

　　随着半导体技术的发展,芯片集成度越来越高,硅器件尺寸已逼近物理极限。同时,高集成度带来了新的问题,即微纳米器件在辐射环境下工作的长期可靠性,这些问题导致器件发展面临巨大的挑战。目前,随着航天事业的崛起,新型半导体材料广泛应用于卫星、空间站等航天领域。宇宙射线中的高能重离子,会引起宇航器件单粒子效应,还会在器件材料内部产生永久性的结构损伤,从而影响器件稳定性。因此,InP和GaN等Ⅲ-Ⅴ族半导体材料及器件快重离子辐照效应的研究对宇航器件的应用及抗辐射加固具有指导意义。本论文利用兰州重离子加速器提供的多种快重离子（Ar、Fe、Kr、Xe、Ta和Bi）辐照Ⅲ-Ⅴ族半导体InP及GaN晶体。辐照实验在真空和室温条件下进行,实验中通过增加不同厚度的降能片,改变入射离子的能量从而调节入射离子在材料中的电子能损,满足实验设计的需求。我们采用透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱（Raman）对辐照前后的样品进行表征,系统研究了快重离子辐照在两种材料中产生的缺陷及潜径迹的形貌和尺寸。采用Xe、Ta和Bi离子在真空条件下静态辐照AlGaN/GaN HEMT器件。利用半导体参数测试仪对辐照前后的器件进行电学参数...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1InP及GaN晶体结构示意图

图1.1InP及GaN晶体结构示意图InP和GaN材料应用前景非常广泛，但是化合物半导体集Si工艺并不兼容，新型半导体器件材料和工艺成本较高，成品率低，这些问题亟待解决。国航天事业的迅猛发展，新型半导体器件将不断应用到卫中，宇宙射线中的高能粒子严重影响了器件的长....

图1.3辐照前AlGaN/GaNHEMT器件剖面TEM图

辐照注量2.81013ions/cm2图1.3辐照前AlGaN/GaNHEMT器件剖面TEM图1.3研究内容安排本论文主要研究了不同能量的快重离子辐照InP和GaN材料，研究快重离子在材料中产生的结构损伤引起材料性能的变化。此外，还研究了快重离子辐照A....

图2.1Ta离子在GaN中的电子能损及核能损随能量的变化曲线

在此过程中损失的部分能量称为电子能损(dE/料相互作用主要考虑电离和激发效应。随入射深度的离子能量减小，在射程末端产生位移损伤效应。此外弹性碰撞，这一过程中损失的能量称为核能损，通常子与固体材料相互作用，主要考虑由核能损引起的位在材料中的能量损失有多种形式，在研究InP及G....

图2.2AlGaN/GaN异质结能带图

图2.2AlGaN/GaN异质结能带图别给出了西安电子科技大学提供的HEMT器选用蓝宝石作为衬底，首先在衬底上生长50，从而提高缓冲层的结晶质量。接着生长1.3生长2nm厚度的AlN掺入层，掺入层可以提性及压电极化性能，使得2DEG的面密度得到的A....

本文编号：4016278