质子辐照对场板AlGaN／GaN HEMT器件电特性的影响

分别采用3MeV和10MeV的质子对GaN基HEMT（High Electron Mobility Transistor）器件进行辐照。实验发现：低注量辐照引起了体材料载流子浓度增加,高注量辐照引起了HEMT器件漏电流下降,跨导减小,阈值电压显著退化的结果。通过分析发现辐射感生受主缺陷引起的2DEG浓度降低是上述器件退化的主要原因。此外基于实验结果,采用辐射感生受主缺陷退化模型仿真并计算了HEMT器件主要参数随受主浓度的退化规律,仿真结果与实验结果有较好的一致性。本文实验结果也表明场板结构和SiN钝化层有效地阻止了电子陷落在表面态中,屏蔽了绝大部分的辐照损伤,是很有效的辐射加固手段。     

GaN基紫外探测器的电子辐照效应

用能量为0.8 MeV的电子对非故意掺杂的GaN材料进行了辐照,光致发光谱（PL谱）表明,辐照使PL谱的强度随电子注量依次降低,且主发光峰蓝移,在注量较高时,在3.36 eV附近,出现新的发光峰。制备了SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,通过测量C-V曲线计算得到SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加。制备了GaN基p-i-n 结构可见盲正照射紫外探测器并进行电子辐照,测量了辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线。实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×10¹⁶ n/cm²时才使器件的暗电流增大一个数量级。辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响。利用GaN材料和MIS结构的辐照效应分析了器件的辐照失效机理。     

电子辐照对AlGaN/GaN HEMT器件电特性的影响

采用能量为1 MeV的电子对几种不同结构的A1GaN/GaN HEMT器件进行了最高注量为8.575×1014 cm-2的辐照.实验发现:电子辐照后,最高注量下器件欧姆接触性能也几乎没有退化.辐照后来钝化器件的正反向栅电流有所增加,而且肖特基势垒高度随着辐照注量的增加而降低.几种结构HEMT器件的辐照结果表明,电子辐照后只有未钝化器件的特性有所退化,随着辐照注量增加,器件漏电流和跨导下降越明显,而且线性区退化大于饱和区,而阈值电压变化很小.分析表明,HEMT器件参数性能退化的主要原因是栅源和栅漏间隔区辐照感生表面态负电荷的产生.此外实验结果也说明SiN钝化、MOS结构和场板结构都是很好的抗辐照加固的手段.     

GaN HEMT器件中子辐照效应实验研究

建立了GaN HEMT器件(氮化镓高电子迁移率晶体管)中子原位测试技术和辐照效应实验方法,开展了GaN HEMT器件脉冲反应堆中子辐照效应实验研究,重点研究了电离辐射和位移损伤对器件性能退化的影响,获取了GaN HEMT中子位移损伤效应敏感参数和效应规律.结果表明,阈值电压、栅极泄漏电流以及漏极电流是中子辐照损伤的敏感...     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

制备了GaN基PIN结构紫外探测器.用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×1014 cm-2和2×1O15 cm-2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响.Ⅰ-Ⅴ特性表明,辐照使器件的反向暗电流增大,正向开启电流减小,并减小了器件的响应率,使峰值响应波长向短波方向稍有移动.为分析器件的辐照失效机理,研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱(Raman谱)和光致发光谱(PL谱)的影响.拉曼散射谱表明,A1(LO)模式随辐照注量向低频移动,通过拟合A1(LO)谱形,得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果.PL谱表明,辐照使主发光峰和黄光峰强度降低,并出现一些新的发光峰,分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成.     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

摘要：制备了GaN基PIN结构紫外探测器。用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×1014cm-2和2×1015cm-2的辐照。通过测量辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线，讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响。I-V特性表明，辐照使器件的反向暗电流增大，正向开启电流减小，并减小了器件的响应率，使峰值响应波长向短波方向稍有移动。为分析器件的辐照失效机理，研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱(Raman谱)和光致发光谱(PL谱)的影响。拉曼散射谱表明，A1(LO)模式随辐照注量向低频移动，通过拟合A1(LO)谱形，得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果。PL谱表明，辐照使主发光峰和黄光峰强度降低，并出现一些新的发光峰，分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成。     

AlGaN/GaN异质结材料的中子辐照效应

采用归一化能量1 MeV的中子脉冲反应堆对AlGaN/GaN异质结材料进行了辐照研究.实验发现,经1015cm-2注量的中子辐照后,异质结材料的二维电子气(2DEG)载流子浓度(ns)下降,而2DEG迁移率由于受到ns的调制作用略有增加,同时辐照导致的载流子浓度ns下降造成了沟道串联电阻的增加和异质结构阈值电压(VTH)的正向漂移.分析认为,辐照感生类受主缺陷是造成ns下降和阈值电压漂移的原因.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)的测试结果表明,辐照后材料的表面形貌有所恶化,材料应变基本不变,而材料的螺位错和刃位错密度辐照后都略有增加.此外,实验结果还表明初始材料质量越好,辐照退化越小.     

AlGaN／GaN P-I-N紫外探测器的电子辐照效应

制备了Al0.1 Ga0.9N/GaN异质结P-I-N结构可见盲正照射紫外探测器.用能量为O.8MeV的电子对器件依次进行注量为5×1014,5×1015和5×1016n/cm2的辐照.通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线,讨论了不同注量的电子辐照对Al0.1Ga0.9N/GaN异质结P-I-N器件性能的影响.实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5×1O16n/cm2时才使器件的暗电流增大一个数量级.为了分析器件的辐照失效机理,制备SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,发现SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加.这表明,器件的暗电流的增大的原因之一为钝化层与GaN材料之间因为辐照诱生的界面态.辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响.     

质子辐照对AlGaN/GaN HEMT亚阈值摆幅特性的影响

研究了具有不同栅漏间距的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的亚阈值摆幅特性在0.4 MeV质子辐照(质子总注量为2.16×10¹² cm^-2)后的变化规律。质子辐照前，各器件的亚阈值摆幅基本一致；质子辐照后，器件的亚阈值摆幅随着栅漏间距的减小而逐渐降低。基于辐照前后器件的电容-电压曲线和输出特性得到低场载流子输运特性，并据此分析了亚阈值摆幅的变化原因。发现与器件尺寸相关的极化散射效应是不同尺寸器件在辐照后亚阈值摆幅发生不同变化的主要原因。为AlGaN/GaN HEMT的性能优化提供了全新的视角与维度。     

增强型AlGaN/GaN HEMT器件工艺的研究进展

随着高压开关和高速射频电路的发展,增强型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)成为该领域内的研究热点。增强型GaN基HEMT只有在加正栅压才有工作电流,可以大大拓展该器件在低功耗数字电路中的应用。近年来,国内外对增强型GaN基HEMT阈值电压的研究主要集中以下两个方面:在材料生长方面,通过生长薄势垒、降低Al组分、生长无极化电荷的AlGaN/GaN异质材料、生长InGaN或p-GaN盖帽层,来控制二维电子气浓度;在器件工艺方面,采用高功函数金属、MIS结构、刻蚀凹栅、F基等离子体处理,来控制表面电势,影响二维电子气浓度。从影响器件阈值电压的相关因素出发,探讨了实现和优化增强型GaN基HEMT的各种工艺方法和发展方向。     

GaN基HEMT器件的优化设计北大核心CSCD

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。     

GaN基HEMT器件的优化设计

针对氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件自热效应以及电流崩塌效应导致器件性能退化和失效的问题,研究了通过合理改变器件参数尺寸优化GaN基HEMT器件的设计,提高器件性能。通过仿真软件模拟了器件各参数对于GaN器件电学性能的影响,分析了不同衬底构成对GaN HEMT器件自热效应的影响,系统研究了GaN HEMT器件相关参数改变对自热效应及器件电学性能的影响。结果表明:Si及金刚石组成的衬底中减小Si层的厚度有利于减小器件的自热效应,降低有源区最高温度。为提高器件性能以及进一步优化GaN基HEMT器件设计提供了一定的理论参考。     

GaN基PIN紫外探测器的质子辐照效应

制备了GaN基PIN结构紫外探测器。用能量为2MeV的质子对器件依次进行注量为5×10^14cm^-2和2×10^15cm^-2的辐照。通过测量辐照前后器件的Ⅰ-Ⅴ曲线和光谱响应曲线，讨论了不同注量的质子辐照对GaN基紫外探测器件性能的影响。Ⅰ-Ⅴ特性表明，辐照使器件的反向暗电流增大，正向开启电流减小，并减小了器件的响应率，使峰值响应波长向短波方向稍有移动。为分析器件的辐照失效机理，研究了质子辐照对GaN材料的拉曼散射谱（Raman谱）和光致发光谱（PL谱）的影响。拉曼散射谱表明，A1（LO）模式随辐照注量向低频移动，通过拟合A1（LO）谱形，得到辐照使材料的载流子浓度降低的结果。PL谱表明，辐照使主发光峰和黄光峰强度降低，并出现一些新的发光峰，分析认为这是由于辐照引起了N空位缺陷和其他一些缺陷的亚稳态造成。     

面向下一代GaN功率技术的超薄势垒AlGaN/GaN异质结功率器件

Al GaN/GaN异质结型功率电子器件具有高工作温度、高击穿电压、高电子迁移率等优点,在推动下一代功率器件小型化、智能化等方面具有很大的材料和系统优势。从5种实现增强型GaN基功率电子器件的方法入手,重点介绍了采用超薄势垒Al GaN(小于6 nm)/GaN异质结实现无需刻蚀Al GaN势垒层的GaN基增强型器件的物理机理和实现方法。同时介绍了在超薄势垒Al GaN/GaN异质结构上实现增强型/耗尽型绝缘栅高电子迁移率晶体管单片集成的研究进展,进一步论证了在大尺寸Si基Al GaN/GaN超薄势垒平台上同片集成射频功率放大器、整流二极管、功率三极管等器件的可行性,为Si基GaN射频器件、功率器件、驱动和控制电路的单片集成奠定了技术基础。     

0.15μm栅长Ka波段GaN功率HEMT器件

<正>宽带隙GaN基材料具有临界击穿场强高、峰值电子漂移速度高以及抗腐蚀、耐高温等优异的物理、化学性质,是研制高性能的固态毫米波器件的优选材料。AlGaN/GaN HEMT器件由于高浓度的二维电子气以及高的电子迁移率特性     

增强型氮化镓功率器件的总剂量效应

研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应。试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS);Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显;P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强。分析了二者的退化机制。试验结果为GaN功率器件空间应用提供了有益参考。     

Si基GaN材料寄生导电层的研究

通过对Si基GaN材料的电学性能进行测量分析,确认了该材料体系所特有的寄生导电层现象。研究了寄生导电层对Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)微波功率性能和击穿性能的不良影响。通过材料生长工艺的优化,降低了寄生导电层的导电性,获得了击穿电压超过320V的Si基GaN HEMT功率电子器件。     

n-GaN肖特基势垒紫外光探测器的电子辐照效应

研究了n型Au/GaN肖特基势垒紫外光探测器的电子辐照失效机理.从实验中观测到,随着电子辐照注量的不断增加,Au/GaN间辐照诱生的界面态引起器件的击穿电压明显减小,反向漏电流逐渐增大.辐照诱生的深能级缺陷导致紫外光探测器对较长波长光的吸收,使得UV探测器中可见光成分的背景噪声增加.同时,对辐照后的GaN肖特基紫外光探测器进行了100℃以下的退火处理,退火后,器件的电流-电压特性有所改善.     

AlGaN/GaN基HEMT器件的研究进展(英文)

由于AlGaN具有高的击穿电场(3 MV/cm,是GaAs的7.5倍),且在AlGaN/GaN异质结处存在高浓度的极化诱导二维电子气,AlGaN基高电子迁移率晶体管是目前最适合应用于微波大功率放大领域的器件。着重对影响高频大功率AlGaN/GaN性能的材料结构和器件制作进行了阐述。     

GaN基紫外光电探测器的材料制备及器件优化研究进展

紫外光在各领域应用广泛,制备高性能紫外光电探测器(UVPD)受到研究人员的重视.GaN作为宽禁带半导体材料,具有高电子迁移率、稳定的物理化学性质、高击穿电压、低暗电流和固有可见盲区的特点.GaN基UV PD具有制备工艺简单、体积小无需附加滤光系统、易于与其他材料集成等特点,表现出优异的紫外光探测性能.围绕GaN基UVPD,介绍了 GaN材料在制备工艺上的研究进展;详细论述了常见结构GaN基UV PD最新结构的优化对器件性能的影响;介绍了基于表面声波、表面等离激元和场效应晶体管集成的新型GaN基UV PD;最后,对GaN基UV PD的发展趋势进行了展望.