AlGaN/GaN HEMT器件的辐射损伤实验研究

发布时间：2023-03-04 01:55

　　氮化镓(Ga N)半导体相比于其他几种半导体材料,具有宽禁带(3.39 e V)、高电子迁移率、强抗辐照能力等优点。Ga N基器件凭借这些突出特点,在高频、大功率电子器件领域中具有很大的竞争力。其中,基于Ga N异质结材料的高电子迁移率晶体管(HEMT)在不进行任何掺杂的情况下,仅依赖材料自身的极化即可在器件的Al Ga N/Ga N界面产生面密度为～10¹³/cm²的高浓度二维电子气(2-DEG),已成为宽带通信卫星、相控阵雷达等设备中的关键元器件,在航空航天、军事领域中发挥了重要作用。但GaN HEMT器件在航天应用中,仍面临着复杂的辐射环境所带来的严峻考验。因此,研究GaN HEMT器件的辐射效应,深入探索辐射导致的器件缺陷微观特性及其与器件电学特性退化的联系,揭示GaN HEMT器件的辐射损伤机理,具有十分重要的研究意义。本文针对GaN HEMT器件的辐照可靠性问题,开展了空间辐照实验研究,并取得以下研究结果:(1)开展了AlGaN/GaN HEMT器件的3-MeV质子辐照实验。实验结果显示,质子辐照后器件的电学性能出现了明显的退化。...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 空间辐射环境
    1.2 半导体器件的辐射效应
    1.3 GaN材料和器件
    1.4 GaN HEMT的工作原理和器件模型
    1.5 GaN HEMT器件可靠性和辐射效应研究进展
        1.5.1 GaN HEMT器件可靠性
        1.5.2 GaN HEMT器件辐射效应研究进展
    1.6 本文的研究意义和研究内容
第二章 GaN HEMT器件的表征方法
    2.1 GaN HEMT器件的电学测试表征方法
        2.1.1 直流测试
        2.1.2 双脉冲测试
    2.2 GaN HEMT器件的缺陷表征方法
        2.2.1 低频噪声测试技术
        2.2.2 原子力显微镜分析技术
第三章 AlGaN/GaN HEMT器件的质子辐照实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验器件与实验方法
    3.3 质子辐照前后器件的直流性能
    3.4 质子辐照前后器件的栅延迟特性
    3.5 辐照前后器件的光发射显微分析
    3.6 质子辐照前后器件的低频噪声测试
    3.7 本章小结
第四章 氢处理对AlGaN/GaN HEMT器件的质子辐射效应影响研究
    4.1 引言
    4.2 实验器件及方法
        4.2.1 氢处理实验
        4.2.2 氢处理后的器件的质子辐照实验
    4.3 氢气对器件电学特性的影响
    4.4 氢气对器件低频噪声特性的影响
    4.5 氢处理后的器件在质子辐照前后的电学性能
    4.6 氢处理后的器件在质子辐照前后的低频噪声测试
    4.7 质子辐照对氢处理后器件的退化物理机理
    4.8 质子辐照后器件的高温退火实验
    4.9 本章小结
第五章 AlGa/GaN中的重离子潜径迹电学行为研究
    5.1 引言
    5.2 重离子辐照试验样品与实验方法
    5.3 AlGaN/GaN异质结的1400 MeV Ta离子辐射效应
    5.4 潜径迹的形成机理分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文主要工作和结论
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的研究成果



本文编号：3753511