氮化镓基高电子迁移率晶体管单粒子和总剂量效应的实验研究

• 作者: 陈睿 梁亚楠 韩建伟 王璇 杨涵 陈钱 袁润杰 马英起 上官士鹏
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 单粒子烧毁效应 总剂量效应 重离子 氮化镓高电子迁移率晶体管
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL, MECHANICAL, AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 246-253
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20202028

摘要

利用重离子加速器和60Coγ射线实验装置,开展了p型栅和共栅共源级联结构增强型氮化镓基高电子迁移率晶体管的单粒子效应和总剂量效应实验研究,给出了氮化镓器件单粒子效应安全工作区域、总剂量效应敏感参数以及辐射响应规律.实验发现,p型栅结构氮化镓器件具有较好的抗单粒子和总剂量辐射能力,其单粒子烧毁阈值大于37 MeV·cm2/mg,抗总剂量效应水平高于1 Mrad(Si),而共栅共源级联结构氮化镓器件则对单粒子和总剂量辐照均很敏感,在线性能量传输值为22 MeV·cm2/mg的重离子和累积总剂量为200 krad(Si)辐照时,器件的性能和功能出现异常.利用金相显微镜成像技术和聚焦离子束扫描技术分析氮化镓器件内部电路结构,揭示了共栅共源级联结构氮化镓器件发生单粒子烧毁现象和对总剂量效应敏感的原因.结果表明,单粒子效应诱发内部耗尽型氮化镓器件的栅肖特基势垒发生电子隧穿可能是共栅共源级联结构氮化镓器件发生源漏大电流的内在机制.同时发现,金属氧化物半导体场效应晶体管是导致共栅共源级联结构氮化镓器件对总剂量效应敏感的可能原因.