_60_Co_射线辐照对AlGaN_GaNHEMT器件直流特性的影响
《AlGaN-GaNMOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》范文
《AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》篇一AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性一、引言随着半导体技术的不断发展，AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）已成为射频和微波电路的重要元件。
在HEMT器件中，电子迁移率以及电流-电压（I-V）输出特性是评估其性能的关键参数。
本文将重点研究AlGaN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）的电子迁移率及其I-V输出特性，以期为相关研究与应用提供理论支持。
二、AlGaN/GaN MIS-HEMT结构与工作原理AlGaN/GaN MIS-HEMT是一种利用二维电子气（2DEG）工作的晶体管，其结构主要由AlGaN/GaN层、栅极绝缘层以及源漏电极等部分组成。
在电场作用下，AlGaN/GaN界面处产生2DEG，从而形成导电通道，实现电流的传输。
三、电子迁移率的研究电子迁移率是衡量半导体材料中电子运动能力的重要参数，直接影响着器件的导电性能。
在AlGaN/GaN MIS-HEMT中，电子迁移率受到材料质量、界面态密度、温度等多种因素的影响。
首先，材料质量对电子迁移率的影响至关重要。
高质量的AlGaN/GaN材料具有较低的缺陷密度和较高的载流子浓度，从而使得电子迁移率得以提高。
其次，界面态密度也会对电子迁移率产生影响。
界面处存在过多的陷阱态会散射电子，降低其迁移率。
此外，温度也是影响电子迁移率的重要因素。
随着温度的升高，电子的热运动加剧，使得迁移率降低。
四、I-V输出特性的研究I-V输出特性是描述器件电流与电压关系的曲线，反映了器件的导电性能和稳定性。
在AlGaN/GaN MIS-HEMT中，I-V输出特性受到栅极电压、源漏电压以及器件结构等因素的影响。
首先，栅极电压对I-V输出特性具有显著影响。
当栅极电压增大时，2DEG的密度增加，导致电流增大。
其次，源漏电压的变化也会引起I-V特性的变化。
60Co γ射线辐照剂量对明胶特性和结构的影响
! ; 第=期 耿胜荣等 & O (' 射线辐照剂量对明胶特性和结构的影响
D " =
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; 的样品流 出 两 刻 度 线 的 时 间% 和 蒸 馏 水 流 出 + 增比 黏度 时间% % % ; $ 依次计算相对 黏度 ' )f ;%
氮化镓HEMT 器件辐射效应综述
第20卷第6期2022年6月Vol.20，No.6Jun.，2022太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology氮化镓HEMT器件辐射效应综述吕航航a，b，曹艳荣*a，b，马毛旦a，b，张龙涛a，b，任晨a，b，王志恒a，b，吕玲a，郑雪峰b，马晓华b(西安电子科技大学 a.机电工程学院；b.宽带隙半导体技术国家重点学科实验室，陕西西安710071)摘要：在高频、大功率、高温、高压等领域，氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)器件因其优异的耐辐射性能而被广泛地应用于卫星、太空探测、核反应堆等领域。
尽管从理论和一些试验研究中可以得知，氮化镓材料具有良好的耐辐射特性，但在实际应用中，因其制作工艺及结构等因素的影响，氮化镓HEMT器件的耐辐射特性受到了很大的影响和挑战。
本文介绍了氮化镓HEMT器件几种辐射效应，并对氮化镓HEMT器件辐射的研究进行了综述。
关键词：氮化镓HEMT器件；γ射线辐射；质子辐射；中子辐射；电子辐射中图分类号：TN322；TL818文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2022012Review of radiation effects on GaN HEMT devicesLYU Hanghang a,b，CAO Yanrong*a,b，MA Maodan a,b，ZHANG Longtao a,b，REN Chen a,b，WANG Zhiheng a,b，LYU Ling a，ZHENG Xuefeng b，MA Xiaohua b(a.School of Electro-Mechanical Engineering；b.State Key Subject Laboratory of Wide Band Gap Semiconductor Technology，Xidian University，Xi'an Shaanxi710071，China）AbstractAbstract：：GaN High Electron Mobility Transistor(HEMT)devices have superior advantages in high-frequency,high-power,high-temperature and high-pressure applications,and due to the excellentradiation resistance characteristics of gallium nitride materials,the devices are useful in radiationenvironments such as satellites,space exploration,and nuclear reactors.Although the theory and someexisting experimental results have shown that GaN materials have excellent radiation resistanceproperties,in actual situations,the radiation resistance properties of GaN HEMT devices are greatlyaffected and challenged due to the influence of the device manufacturing process and structure.Themajor radiation effects of GaN HEMT devices are discussed,and the radiation research of GaN HEMTdevices is reviewed.KeywordsKeywords：：GaN HEMT devices；Gamma irradiation；proton irradiation；neutron irradiation；electron irradiation基于宽禁带半导体材料的特性优点，氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管(HEMT)在高频、大功率、高温、高压等领域有极好的应用前景，再加上其优异的耐辐射特性，该器件在卫星、太空探测、核反应堆等领域也有广阔的发展空间，因此，核辐射环境与半导体器件的关系愈来愈密切，同时对器件的可靠性提出了更高的要求。
《AlGaN-GaNMOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》范文
《AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》篇一AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中的电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性的研究一、引言AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor，简称HEMT）作为一种重要的半导体器件，广泛应用于高频、高功率和射频等领域。
其中，电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性是评价HEMT性能的重要指标。
本文将就AlGaN/GaN MOS （Metal-Insulator-Semiconductor HEMT）结构中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性的相关研究进行详细阐述。
二、AlGaN/GaN MOS HEMT结构及工作原理AlGaN/GaN MOS HEMT是一种利用AlGaN/GaN异质结界面处二维电子气（2DEG）的半导体器件。
其基本结构包括n型GaN沟道层、AlGaN势垒层以及位于AlGaN层上的绝缘层和金属栅极。
在工作过程中，通过栅极电压的控制，实现2DEG的开启与关闭，从而控制电流的传输。
三、电子迁移率的研究电子迁移率是衡量半导体材料中电子运动能力的物理量，对于HEMT器件的性能具有重要影响。
在AlGaN/GaN MOS HEMT中，电子迁移率受到材料质量、界面质量以及外加电场等多种因素的影响。
首先，材料质量是影响电子迁移率的关键因素。
高质量的GaN和AlGaN材料具有较低的缺陷密度，有利于提高电子迁移率。
此外，界面质量也对电子迁移率产生重要影响。
界面处的粗糙度、氧化物层等都会影响2DEG的形成和传输，从而影响电子迁移率。
其次，外加电场对电子迁移率也有显著影响。
在HEMT器件中，通过施加适当的栅极电压，可以调整2DEG的分布和密度，从而优化电子迁移率。
此外，温度也是影响电子迁移率的重要因素。
随着温度的升高，电子迁移率会受到散射机制的影响而降低。
GaN基半导体材料与HEMT器件辐照效应研究
GaN基半导体材料与HEMT器件辐照效应探究引言：随着电子器件的快速进步，尤其是在高功率、高频率和高温环境中的应用需求增加，GaN（氮化镓）材料作为一种新型半导体材料，因其具有优异的物理性能而备受关注。
GaN基高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor，HEMT）器件作为GaN材料的一种重要应用，具有高功率密度、高频率特性和低电压运行等优势，因此在通信、雷达、无线电等领域中有广泛应用。
然而，辐照效应作为半导体器件在高辐射环境下的响应问题，对于GaN基材料及其HEMT器件的性能稳定性和可靠性具有重要影响。
因此，对于GaN基半导体材料与HEMT器件辐照效应的探究显得尤为重要。
1. GaN材料的基本特性GaN材料具有宽带隙、高饱和漂移速度、高热导率和抗辐照能力等特点，这使得它在高功率和高频率应用中具有优势。
GaN材料的能带结构决定了其优异的物理性能，包括高电子迁移率、高饱和漂移速度和高电子浓度等。
此外，GaN材料具有优异的热导率和抗辐射能力，使其在高温环境下具有较好的稳定性。
2. 辐照对GaN材料性能的影响辐照是指在高能粒子或电磁辐射的作用下，材料内部发生结构变化或电学性能发生变化的过程。
由于高能粒子的辐照会产生位错、束缚态等缺陷，这些缺陷会影响GaN材料的物理性能，导致性能下降。
另外，电离辐射也会导致GaN材料中载流子密度的变化，从而影响器件的电学性能。
3. GaN基HEMT器件辐照效应探究3.1 辐照引起的表面态在高能粒子的辐照下，表面上会形成大量的气体分子、氧化物、原子氮等杂质，这些杂质在表面形成气体分子，导致表面态的形成。
表面态的引入会使HEMT器件的电流漏向表面，从而导致器件性能下降。
3.2 辐照引起的漂移道失效GaN基HEMT器件中的漂移区是电子的主要运动通道，是器件性能的关键部分。
由于杂质辐射效应，漂移区中的氮、硅等杂质元素与GaN基材料形成化学反应，会导致漂移区材料的退化，从而影响器件电流密度和迁移率等性能。
^60Coγ射线辐照对氰酸酯／环氧树脂增韧体系热力学性能的影响
摘要 ：采用共混法 制备 有机蒙脱土／核壳橡胶／氰酸酯一环氧树脂 （ＯＭＭＴ／ＣＳＲ／ＣＥ—ＥＰ） 复合材料 ，对 其进行 剂量
分别为 ０、０．５和 １ ＭＧｙ 射线辐照 ，研究辐照对复合材 料热力学性能 的影响 。经过 ０．５ ＭＣｙ的辐照后 ，ＯＭＭＴ／ＣＳＲ／
ＣＥ—ＥＰ复合材料的断裂韧性 较 ＣＳＲ／ＣＥ－ＥＰ提高 了 １９．４％ ，拉 伸强度 只 降低 了 ０．２％ 。当累积 辐照 剂量 为 １ ＭＧｙ时 ，
第 ４６卷 第 ６期 ２０１８年 ６月
塑 料 工 业
ＣＨ ＩＮＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
·９９ ·
仰Ｃ０ 射线辐 照对氰 酸酯／环氧树脂 增韧体 系 热 力学 性 能 的影 响
魏 春 ，赵 一兰 ，胡程耀 ，霍 冀 川 ＇
（１．西南科技大学 材料科学与工程学院 ，四川 绵阳 ６２１０１０；２．西南科技大学 分析测试 中心 ，四川 绵 阳 ６２１０１０）
２．Ａｎａ ｌｙｓｅｓ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１０１０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ／ｃｏｒｅ—ｓｈｅｌｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ／ｃｙａｎａｔｅ ｅｓｔｅｒ－ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ （ＯＭＭＴ／ＣＳＲ／ＣＥ—
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｇａｍｍａ—ｒａｙ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ； Ｔｈｅｒｍ ｏｄｙｎａｍｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ； Ｃｙａｎａｔｅ Ｅｓｔｅｒ； Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ； Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ
树脂 基 纤维 复合 材料作 为 超导磁 体 绝缘材 料 应用 于 国际 热 核 聚 变 实 验 堆 （ＩＴＥＲ） 中 的 屏 蔽 材 料 领 域 … 。环 氧树 脂 （ＥＰ） 结 构 中含 有 大 量 的 苯 环 ，可
^60Co-γ不同剂量辐照对明胶特性的影响
１ 材 料 与 方 法
１ ． １ 材 料
取０ ． ６ ｇ明胶 ， 加入 １ １ ． ４ ｇ蒸 馏 水 ， 室温溶胀 ， ５ ５ ｃ Ｃ水 浴 溶 解 ， 配 制 成初 始 浓 度 （ Ｃ 。 ） 为５ ％ 的 明 胶
ＧＥＮＧ Ｓｈ ｅ ｎ ｇ — ｒ ｏ ｎｇ，ＬＩ ＡＯ Ｔａ ｏ，ＬＩ Ｘｉ ｎ， ｅ ｔ ａ １ ． Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｏ ｓ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃｏ ． ｏ ｎ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｇｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ．
ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｆ ｏ ｏ ｄ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， ２ ０ １ ３ ， ３ １ （ ４）： ２ ８—３ １ ．
砷Ｃ ０ － 不 同剂 量 辐 照 对 明胶 特 性 的影 响
耿胜荣 ， 廖 涛 ， 李 新 ， 组 晓艳
仪， 北 京六一 仪器厂 ， ５ ０ ｍ Ｌ稀释型乌 氏黏度计等． １ ． ３ 辐 照处 理 明胶 用 白封 口袋 包 装 ， 采 用 动态 悬 挂 辐 照 的方 式 分别 照射 ４～ ５ ２ ｋ Ｇ ｙ ， 每个 剂量样 品附有 两支 硫酸 亚 铁剂 量计 跟踪 剂 量 ， 平 均值 作 为样 品 的吸收 剂量 ． 对 照不 辐 照．照射 完后 立 即取样 测 定各指 标 ．
应 导致 明胶 黏度 下 降 、 胶囊易碎 、 溶胀 性 差 的 问题 ．
目前 关 于 明胶 品质 劣 变 的研 究 在 明胶 可 溶 性 变 差 ， 导致 药 品胶囊 的药 物溶 出率 低 ， 明胶 膜 的交 联 改 性。 。 方 面有报 道 ， 但 胶囊 或 明胶 本 身 在 原 料 阶 段 辐
微波功率AlGaN／GaN HEMT的研究进展
率器 件 ，Ａ Ｇ ＮＧａ ＭＴ 将成 为 微 波大 功率 器 １ ａ ／ Ｎ ＨＥ
件发展的方『Ｉ。 句
国外 对于 Ａ１ａ ／ ａ ＭＴ的研 究 发展 迅 速 。 Ｇ Ｎ Ｇ ＮＨＥ
研制 出的０１ｐ ￣长 的ＡＧ ＮＧ ＮＨ ＭＴ 其 电流 ． ｒ ５ｎ １ａ ／ａ Ｅ ， 增益截止频率万 过 １０ Ｈ ， 超 ０ Ｇ ｚ Ｊ 与Ｇ Ａ 基异质结器 ａｓ 件的频率特性相近 。Ｓ 衬底 的ＡＧ ＮＧ Ｎ Ｈ ＭＴ ｉ Ｃ １ａ ／ａ Ｅ 在１Ｇ ｚ ０ Ｈ 时输 出功率密度为１． ｍｍ， ０ Ｗ／ ７ 功率 附加效 率 为 ４ ％Ｉ。 尽 管 蓝 宝 石 衬 底 上 的Ａ Ｇ Ｎ Ｇ Ｎ ０ ｊ １ａ ／ａ Ｈ ＭＴ Ｅ 受散热的限制 ， Ｇ ｚ 在８ Ｈ 时输出功率密度也能
（ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｒ ｄ ｎ —ａ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒ ｔｒａｓａ ｄＤｅ ｉｅ ｆ Ｋｅ ａ ｏ ａｏｙｆ ｅＢａ ｄ ｇ ｐＳ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ｅｉｌ ｎ ｖｃ ｓｏ ｏ Ｗｉ Ｍａ
Ｍｉｉ ｒ ｆ ｄ ｃ ｔ ｎ Ｘｉｉ ｎｖ ｒｉ ， ｎ７ ０ ７ ， ｈｎ ） ｓ ｔ ｏ Ｅ ｕ ａｉ ， ｄａ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｘｉ １ ０ １ Ｃ ｉ ａ ｓｙ ｏ ｎ ｔ ａ Ａ ｓｒ ｃ Ａ ｖ ｎ ｇ ｓ ｆ １ ａ Ｇａ ｈ ｇ ｌｃｒｎ ｍｏ ｉｔ ａ ｓ ｔｒ Ｅ ｂ ｔａ ｔ ｄ ａ ｍ ｅ Ｇ Ｎ／ Ｎ ｏ Ａ ｉｈ ｅ ｔ ｂｌ ｙｔ ｎ ｉ ｏ （ ＭＴ ｉ ｔｅａ ｐ ｉ ｔ ｎｏ ｃｏ ｖ ｅ ｏ ｉ ｒ ｓ Ｈ ） ｎ ｈ ｐ ｌ ａｉ ｆ ｒ ｗａ ｅ ｃ ｏ ｉ ｍ
近 几 年来 ，国 内也在 开 展Ａ１ Ｎ／ Ｎ Ｅ Ｇａ Ｇａ Ｈ ＭＴ的
它可以承受更高的工作结温 。 作为新一代的微波功
AlGaN-GaN HEMT器件可靠性研究共3篇
AlGaN-GaN HEMT器件可靠性研究共3篇AlGaN/GaN HEMT器件可靠性研究1AlGaN/GaN HEMT器件可靠性研究随着电力电子、微电子、通信等领域的飞速发展，人们对高性能功率器件的需求越来越迫切。
高性能功率器件需要高性能的材料、高效的设计和制造工艺，并且需要在运行时可靠性高，避免因器件损坏或寿命短而带来的负面影响。
AlGaN/GaN HEMT 器件在高电压、高频率、高温等极端环境下的性能优势，使其成为具有巨大潜力的高性能功率器件。
然而，其可靠性问题也是研究者们面临的重大挑战之一。
本文将对AlGaN/GaN HEMT 器件的可靠性问题进行探讨。
一、器件失效机制AlGaN/GaN HEMT器件的失效机制主要有两种：热失效和电失效。
热失效是由于高浓度载流子注入引起的器件结温度升高，从而引发热失效问题。
电失效是电场强度高于材料固有电场，从而引起材料局部击穿，结构发生几何缺陷，引起氧化、合金层发生变质等问题。
二、提高器件可靠性的方法GaN材料的晶格结构可大大改善器件的高功率性能和可靠性，关键在于获得高质量的GaN生长和优化设计的器件结构。
以下是提高AlGaN/GaN HEMT器件可靠性的基本方法：1. 合适的材料缺陷控制GaN材料具有广泛的而且复杂的缺陷，如晶格缺陷、位错、面缺陷等。
短位错密度和少许的晶格缺陷可以显著提高GaN材料的质量，从而提高器件的可靠性。
缺陷颗粒产生的热点会使材料退化，因此，限制这些缺陷的发展可以防止器件寿命缩短。
2. 优化器件的设计和制造工艺器件结构的优化和制造工艺的精细化，则是提高器件可靠性的基本方法之二。
在制备AlGaN/GaN HEMT器件时，需要考虑晶体缺陷的适当控制，同时需要考虑出现电偏差情况的等级；同时，应制定一套规范的制造工艺操作程序来确保产品的品质和稳定性。
3. 合适的器件使用方式器件的失效通常是由于电和热引起的，因此，合适的使用方法可以提升器件的可靠性。
考虑自热和准饱和效应的gan_hemt源漏通道区电阻模型_概述及解释说明
考虑自热和准饱和效应的gan hemt源漏通道区电阻模型概述及解释说明1. 引言1.1 概述在当前通信技术的快速发展背景下，高电子迁移率晶体管（High Electron Mobility Transistor, HEMT）作为一种重要的微波功率器件逐渐得到广泛应用。
其中氮化镓（Gallium Nitride, Gan）材料制备的Gan HEMT因其优异的电子迁移率和高频性能而备受瞩目。
然而，在实际应用中，Gan HEMT在高功率工作条件下存在一些问题，例如自热效应和准饱和效应，这些问题对其性能产生了显著影响。
本篇文章着重研究了自热效应和准饱和效应对Gan HEMT源漏通道区电阻模型的影响，并探讨了解决这些问题的可能方法。
通过深入研究这些效应及其机制，将有助于改进Gan HEMT的性能并提高其可靠性。
1.2 研究背景Gan HEMT是一种基于III-IV族化合物半导体材料制备的FET器件，它具有优越的高频特性、较大功率承受能力以及较低噪声指标。
这使得Gan HEMT在无线通信、雷达等领域中得到广泛应用。
然而，随着功率要求的提高和工作温度的变化，源漏通道区电阻模型需要进一步研究和改进，以满足不同应用场景对Gan HEMT性能的需求。
1.3 研究意义自热效应是由于器件内部功耗而导致的温度升高，在高功率工作状态下尤为明显。
这种温度升高会导致源漏通道区电阻发生变化，从而影响整个器件的工作性能。
准饱和效应则是当Gan HEMT处于接近饱和状态时，其输出特性开始出现非线性变化，这会严重限制其在高频高功率应用中的效果。
因此，分析自热效应和准饱和效应对Gan HEMT性能的影响并提出解决方案具有重要意义。
通过本篇文章的研究可以增强我们对Gan HEMT工作机理的理解，并为其优化设计提供指导和思路。
论文“1. 引言”部分主要概述了本文研究背景、目标以及意义。
后续章节将具体介绍Gan HEMT的基本原理及应用、自热效应和准饱和效应对性能的影响以及可能的解决方案。
快重离子辐照引起AlGaNGaN HEMTs器件性能退化
·108·2017Reference[1]K.Morgan,M.Caffrey,P.Graham,et al.IEEE Transactions on Nuclear Science,52(6)(200)2438.∗Foundation item:National Natural Science Foundation of China(11690041,11675233)4-15Study on Electrical Properties of Graphene Field Effect Transistors Irradiated by Swift Heavy Ions∗Zeng Jian,Liu Jie,Zhang Shengxia,Zhai Pengfei,Yao Huijun and Duan Jinglai Graphene is hailed as the“future material”and“revolutionary material”of the21st century.It has broad application prospects in thefield of emission materials,quantum computers and super-sensitive sensors.Because of the short channel effect and manufacturing cost constraints,the mainstream silicon base material has become the bottleneck of semiconductor development.Graphene is expected to be an alternative material for silicon,becoming an important role in the development of electronic devices in the post-moore law period.However,in irradiation environments,graphene lattice could be destroyed,which may induce the failure of graphene devices.Then the application of graphene devices in radiation environment is greatly limited.In this work,the swift heavy ions(SHIs,1.79GeV181Ta)were used to simulated space radiation environment to study the radiation effect of the GFET.The electrical properties of different types of GFET were investigated before and after irradiation.The irradation decreased the carrier mobilities and minimum conductivity in graphene, indicating defects created in the graphene.This was also verified by Raman spectrometer.At lower ionfluence,the SHI irradiation caused negative shifts in the charge-neutral point(CNP)of the GFET(as shown in Fig.1),while at higherfluence,the two branches(p-type channel and n-type channel)of the transfer characteristics changed to be only p-type channel.Fig.1(color online)The transfer characteristics of GFET irradiated by different ionfluences.∗Foundation item:National Natural Science Foundation of China(11505243)4-16Degradation in AlGaN/GaN HEMTs Irradiated bySwift Heavy IonsHu Peipei,Liu Jie,Zhang Shengxia,Zhai Pengfei,Zeng Jian,Xu Lijun,Duan Jinglai,Sun Youmei and Li ZongzhenAlGaN/GaN HEMT devices were fabricated by means of metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD) technique.The AlGaN/GaN HEMT devices were irradiated by209Bi and129Xe ions with initial kinetic energy2017·109·of9.5and19.5MeV/u to differentfluences,respectively.The devices were in off-sate without bias during the irradiation process.The electrical parameters of pristine and irradiated AlGaN/GaN HEMT devices were measured by semiconductor parameter analyzer(4200A-SCS)and then across section transmission electron microscope(TEM, FEI Tecnai G2TF-20,200kV)was used to investigate the structural distortion of the devices.The cross sectional slices of the devices selected for TEM measurement were prepared by focusing ion beam system(FIB,FEI Helio 600).From structural and electrical analyses it was found that SHI irradiation leads to the significant deterioration of structural and electrical properties of the devices.Positive threshold voltage V th was found to increase by about 86%as a result of irradiation by1540MeV209Bi ions at afluence of1.7×1011ions/cm2.The maximum saturation drain current I ds was decreased by about two orders of magnitude in the device after irradiation by209Bi ions.While the threshold was increased by58%after irradiation by2300MeV129Xe at afluence of4×1011ions/cm2and the corresponding drain current was decreased by about60%as compared to the pristine HEMT devices.The cross sectional imaging of the devices was performed using TEM characterization.The ion tracks werefirst visualized by TEM passing through the whole gate and heterogeneous junction thickness in the devices after irradiation with209Bi ions.It is interesting to note that the bubble-like tracks formed near the AlGaN barrier layer are quasi-continuous with an external diameter of about5.8nm,and the continuity of the tracks reduces sharply with increasing depth of buffer layer.In GaN layer the tracks were visualized as a brighter area with a maximum diameter of about4.3nm at a depth of500nm,where part of them even appear amorphous.While there no tracks were appeared in the whole section in the devices irradiated with2300MeV129Xe ions at afluence of4×1011ions/cm2.The degradation of electrical properties of the devices is closely related to distortion of the structure.The track formation indicates the accumulation of defects or defects clusters in the devices.The decrease in maximum value of I ds is mainly due to the introduction of deep level defects at the interface of heterogeneous junctions and the shift of V th is directly proportional to the sheet density.The number of scattering centers near the carrier transport channel including secondary particle ionization and lattice atomic disorder increases the odds of ionized impurity scattering,which leads to a sharp decrease in mobility of the carrier in HEMT devices[1].Additionally,the defects introduce the trapped charges near the2DEG,which result in the degraded sheet carrier density[2].These factors are mainly responsible for degradation of electrical properties of GaN HEMT devices.In conclusion,we studied the degradation of electrical properties and structure damage of AlGaN/GaN HEMT devices after SHI irradiation.An increase of V th and a sharp decrease of I ds were observed in the devices.The quasi-continuous tracks created by209Bi ions werefirst observed visually in AlGaN/GaN HEMTs devices.Further study indicates that the defects and disorders induced by SHI irradiation are responsible for degradation of the devices,which resultantly decreased the carrier mobility and sheet carrier density of2DEG.Therefore,we propose that the latent tracks play an essential role in degradation of HEMT devices.Further efforts are required to evaluate the degree of degradation to consider(d E/d x)e andfluence of the incident ions.References[1]T.J.Anderson,A.D.Koehler,J.D.Greenlee,et al.,IEEE Electron Device Lett.,35(8)(2014)826.[2] A.D.Koehler,T.J.Anderson,B.D.Weaver,et al.,20131st IEEE Workshop on Wide Bandgap Power Devices and Applications(Wipda),(2013)112.4-17Effect of260MeV Ar Ion Irradiation in YBCOCoated ConductorsLiu Li,Liu Jie,Zhai Pengfei,Hu Peipei and Li ZongzhenHigh temperature superconductor(HTS)materials can reach superconductivity state with the help of liquid nitrogen,thus have more room for development.Improving the critical current density is an important research subject of HTS.Magnetic vortices were formed when HTS is in external magneticfield.The magnetic vortices will move as the current pass through the HTS,therefore consuming power and producing resistance.Artificial defects produced by heavy ion irradiation can enhance the vortex pinning in HTS,thus improving the critical current density in external magneticfields[1].In this work,Gd-doped YBCO(YGd0.2Ba2Cu3O7−x)coated conductors were irradiated by260MeV Ar ions at a wide range of ionfluences.The electronic energy loss S e,nuclear energy loss S n and range of incident Ar ions in YGd0.2Ba2Cu3O7−x coated conductors,calculated from the SRIM2013,are listed in Table1.。
《2024年AlGaN-GaNMOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》范文
《AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》篇一AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性一、引言随着微电子技术的飞速发展，AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）因其优异的性能在功率放大器、高频高速电路等领域得到了广泛应用。
其中，电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性作为衡量HEMT器件性能的重要参数，其研究具有重要意义。
本文将针对AlGaN/GaN MOS（MIS）HEMT中的电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性进行深入探讨。
二、AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT结构与工作原理AlGaN/GaN MOS（MIS）HEMT是一种采用金属-绝缘层-半导体（MIS）结构的场效应晶体管。
其基本结构包括氮化铝镓（AlGaN）势垒层、氮化镓（GaN）沟道层以及位于它们之间的界面绝缘层。
在工作过程中，通过栅极电压控制沟道中电子的积累与耗尽，从而实现电流的开关与调控。
三、电子迁移率的研究电子迁移率是半导体材料中电子运动能力的量度，对于HEMT器件的性能具有重要影响。
在AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中，电子迁移率受到材料质量、界面态密度、杂质浓度等因素的影响。
首先，材料质量是影响电子迁移率的关键因素。
高质量的AlGaN/GaN材料具有更少的缺陷和杂质，能够提供更高的电子迁移率。
其次，界面态密度也会对电子迁移率产生影响。
界面处良好的绝缘层可以有效减少界面态密度，从而提高电子迁移率。
此外，杂质浓度也是影响电子迁移率的重要因素，过高的杂质浓度会散射电子，降低其运动能力。
为了提高电子迁移率，研究人员采取了多种措施，如优化材料生长条件、改善界面质量、降低杂质浓度等。
这些措施可以有效提高AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT的电子迁移率，从而提高器件的整体性能。
四、Ⅰ-Ⅴ输出特性的研究Ⅰ-Ⅴ输出特性是描述HEMT器件电流与电压关系的重参数。
在AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中，Ⅰ-Ⅴ输出特性受到栅极电压、源漏极电压以及器件结构等因素的影响。
GaN MOS-HEMT器件特性研究的开题报告
AlGaN/GaN MOS-HEMT器件特性研究的开题报告一、研究背景及研究意义：随着物联网、5G通信等应用的迅猛发展，对高功率、高频率、高温、抗辐照等性能要求极高的微波射频器件越来越受到关注。
而AlGaN/GaN MOS-HEMT作为一种新型的微波射频场效应晶体管，具有高迁移率、高电子饱和漂移速度、高切换速度，且具有良好的抗辐照性、热稳定性等特点，成为了当前微波射频器件研究的热点之一。
二、研究内容：本文拟研究AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的相关特性，主要包括以下方面：1、AlGaN/GaN MOS-HEMT器件结构设计与工艺制备；2、AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本电学参数测试及分析，如漏电流、栅氧层厚度对器件特性的影响等；3、AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的高频性能测试与分析，如S参数测试、增益、噪声等性能；4、AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的热稳定性能测试，以及辐照等环境下的性能测试与分析。
三、研究方法：本文将采用以下研究方法：1、光刻、干法刻蚀、真空沉积等工艺技术制备AlGaN/GaN MOS-HEMT器件；2、使用Kelvin探针测试系统和LRC测试系统等设备对器件的漏电流、栅氧层厚度等基本电学参数进行测试，并分析其对器件特性的影响；3、使用矢量网络分析仪等测量设备对AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的高频性能进行测试，并分析其增益、噪声等性能；4、采用温度环境箱等测试设备对AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的热稳定性能进行测试，并使用辐照设备等对器件的抗辐照性能进行测试与分析。
四、研究预期结果：通过对AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的结构设计、工艺制备和性能测试等方面进行研究，预期可以获得以下研究成果：1、成功制备、优化AlGaN/GaN MOS-HEMT器件结构和工艺，并获得良好的器件性能；2、分析了栅氧层厚度等因素对器件特性的影响；3、获得AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的高频性能，例如S参数、增益、噪声等的测试结果；4、分析AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的热稳定性、辐照环境下的性能表现，并探究其运用于微波射频器件领域的潜力和前景。
质子辐照对场板AlGaN／GaN HEMT器件电特性的影响
质子辐照对场板AlGaN／GaN HEMT器件电特性的影响谷文萍;张林;杨鑫;全思;徐小波;杨丽媛;刘盼芝【摘要】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。
%The radiation effect of FP-GaN HEMT was investigated by using proton radiation source.After low irradia-tion fluence,the phenomena of an increase in carrier density of GaN material was found.The device showed negligible deg-radation at low proton fluences.At high fluences,the decreased drain current and transconductance as well as the obviously shifted threshold voltage of HEMT were observed.And the ohmic contact was so relative robustness to proton,but the Schot-tky characteristics degraded obviously.Utilizing the depletion approximation theory and the introduction of acceptor defects to express radiation induced defects in AlGaN/GaN heterostructures,we developed irradiation induced acceptor defects dam-age model for AlGaN/GaN HEMT.The simulations indicated that the acceptor defects induced in both channel and buffer layer dominate the radiation damage in AlGaN/GaN HEMT.A good agreementbetween calculations and experiments pres-ents the validity of this model.The annealing results proved that the damage induced by proton may be partially recovered. SiN-passivated FP-AlGaN/GaN HEMTs appearto be attractive candidates for space and terrestrial applications,and the HEMTs are resistant to displacement damage.【期刊名称】《电子学报》【年(卷),期】2016(044)006【总页数】5页(P1445-1449)【关键词】AlGaN/GaNHEMT;质子辐照;辐射感生受主缺陷;辐射加固【作者】谷文萍;张林;杨鑫;全思;徐小波;杨丽媛;刘盼芝【作者单位】长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064; 西安电子科技大学微电子学院，陕西西安710071;长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064;西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048;长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064;长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064; 西安电子科技大学微电子学院，陕西西安710071;长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064;长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】TN323+.4由于出色的综合性能优势，GaN基HEMT器件在航天、核工业、军事等特殊空间应用领域具有广泛的应用前景[1，2].而空间环境除了有各种宇宙射线，电磁辐射外，在地磁俘获带还存在大量高能带电粒子，主要为质子和电子,它们构成了半导体器件在空间辐射环境中主要的辐射源，所以研究质子和重核子对GaN基HEMT 器件的辐射效应倍受关注[3～6].高能质子是空间辐射环境中最主要的组分，它和电子一样，与物质通过库仑作用反应.Luo[3]等人发现40MeV,5×1010cm-2质子辐射后，GaN HEMT器件漏源电流下降了15%到20%，非本征跨导下降了约30%，质子辐射同时还引起器件的最高振荡频率fmax下降了20%.Hu[4]等人发现不同能量质子辐射对GaN基HEMT 器件的影响不同，在能量1.8MeV注量1012cm-2质子辐射下器件饱和电流下降了10.6%，最大跨导下降了6.1%，而在注量1013cm-2能量为15MeV、40MeV和105MeV质子辐射下器件退化却很小.Lv[7]等人仿真得到了不同能量质子在AlGaN/GaN异质结中的辐射损伤区，认为空位缺陷可能是HEMT器件电学特性退化的主要原因.国外目前已对GaN基HEMT器件的辐照损伤研究加大了力度，但是国内有关HEMT器件质子辐照效应的研究还相对较少，而作为一种很好的抗辐射器件应用，我们很有必要研究它的辐照效应，特别是需要对其辐射退化和损伤机制进行深入研究.本文利用自主研制的AlGaN/GaN HEMT器件开展了质子辐照效应研究，讨论了质子辐射下GaN基器件主要参数的退化规律，并对辐照后室温下的退火效应加以分析，讨论了质子辐射退化的物理机理.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.实验选用的HEMT器件有1000nm的SiN钝化层，都做过场板结构.本文分别采用了3MeV和10MeV的质子能量，其中1,2,3样品用10MeV质子辐射，注量分别对应1010 cm-2，1011 cm-2，1012 cm-2；4到9号样品用3MeV质子辐射，注量分别对应1011 cm-2，1012 cm-2，1013 cm-2，1014 cm-2，5×1014cm-2，1015 cm-2；GaN体材料样品XDB267，XDB268分别用3MeV 1013 cm-2，1014 cm-2质子进行辐射.图1为两种能量质子辐射下HEMT器件欧姆接触参数的退化，左上角为退化曲线.可以看出，在1014cm-2注量之前，欧姆接触参数的退化几乎可以忽略，但是随着注量进一步增加，方块电阻Rsh却明显增加，同时欧姆接触电阻RC稍有减小.总之，质子辐射下，Rsh随着辐射注量的增加先减小后增加，而RC变化与之相反，不过总体上后者的退化较小，对整个器件特性影响不明显.此外低能量质子的退化比高能量的要明显，这是因为质子辐射时，主要通过非电离能量损失即NIEL产生损伤，而NIEL与质子能量成反比.表1列举了质子辐照前后GaN体材料特征参数的退化，这与图1中低注量质子辐射后Rsh减小的变化基本一致.这是因为在GaN体材料的生长过程中Ⅲ-Ⅴ族比较高，材料中形成了很多镓空位VGa，质子虽然是辐射粒子，但是它同时也是一种正离子，如果辐射注量较小的话，那么此时入射质子一方面作为正离子[8]可以吸引电子，一方面还可以与VGa等受主缺陷结合，从而减少了带电缺陷和散射中心，所以辐照后载流子浓度和迁移率都略有增加.这也说明如果适当地控制辐射能量和注量，那么也有可能改善材料的性能.但是，随着辐照注量增加，质子主要通过NIEL的位移效应在异质材料中产生辐射感生受主缺陷，而这些辐射感生受主缺陷通过去载流子效应可以耗尽一部分2DEG，从而使得材料的方块电阻增加.图2、图3分别为不同注量质子辐射前后，HEMT器件正反向栅特性的退化.可以看出，低注量(注量不高于1014cm-2)质子辐射后器件的栅电流基本不变.而3MeV 1015cm-2注量后，器件的正反向栅电流都明显减小.因为此时质子注量较高，通过位移损伤在异质结材料中感生了不少辐照缺陷，而且与其他辐射粒子相比，质子辐射淀积的能量较高，所以在材料内更易形成深陷阱，这些深陷阱一旦俘获电子，电子就不容易退陷，所以此时的陷阱作用机制主要是深陷阱的载流子去除效应.另一方面，这些电子的陷落对后续电子的运动也有一定的阻挠，从而减少了栅电子/沟道电子的注入，降低了正反向栅泄漏电流.跟肖特基特性影响类似，当注量不高于1014cm-2，HEMT器件转移特性也几乎没有退化.此结果也说明质子辐射过程中，场板和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，是很有效的抗辐射加固手段.图4(a)和(b)分别给出了3MeV,1015cm-2质子辐射前后器件转移曲线和关态泄漏电流的退化.可以看出，此注量下器件的饱和漏电流和跨导峰值分别下降了26%和7%，转移曲线斜率稍有下降，而阈值电压正漂了39%，其中阈值电压退化最为显著.质子辐射在异质结材料中可以通过辐射感生受主缺陷的去载流子效应耗尽一部分2DEG，也可能通过感生界面应力弛豫而使2DEG浓度下降[9]，合并迁移率的降低会引起器件串联电阻的增加，从而使得漏电流和跨导减小，阈值电压正漂.而如同在MOS晶体管中，转移特性曲线斜率减少主要与界面态电荷的增加有关，同样，对于HEMT器件，主要也是界面态电荷增加引起转移特性曲线斜率降低的.而且器件饱和区跨导主要受迁移率影响，而迁移率则主要受辐射感生界面态影响；不过阈值电压则主要受沟道中2DEG浓度影响，与迁移率关系不大.本文最大质子注量下跨导也只下降了7%，远小于阈值电压39%的退化，而且转移曲线斜率变化很小，所以迁移率的退化不大，即辐射感生的界面态不多，而且辐照感生界面应力弛豫是通过断裂应力键形成界面态的时候引起的，所以分析认为上述器件的退化主要还是由于辐射感生受主缺陷引起的2DEG浓度降低造成的.辐照后，我们研究了HEMT器件的室温退火特性，图5为HEMT器件的退火特性.室温退火后可以观察到明显的退火恢复现象，这说明质子辐照产生的损伤可以部分退火恢复.研究发现质子辐照在AlGaN/GaN材料和结构中主要以空位等受主型缺陷为主[7].结合上面的实验结果，下面使用辐射感生受主缺陷退化模型分析了HEMT器件主要的辐射损伤.对HEMT电学特性而言，辐射感生受主缺陷会引起两个基本辐射效应，它们使异质结构各层材料中的有效掺杂浓度变化(由载流子去除引起)和迁移率的下降(由附加缺陷散射中心引起)，并由此造成器件参数退化.而以上实验中辐照主要通过引起2DEG浓度的变化退化其他参数，所以在此模型中，主要以影响阈值电压漂移为根本的损伤效应，并通过漂移器件阈值电压进一步导致漏电流和跨导的退化.下面我们基于Fan建立的HEMT器件阈值电压的漂移模型[10]，以受主缺陷在HEMT结构不同层中引入后对器件电参数的影响为研究对象，建立了辐射感生受主缺陷的退化模型.图6是HEMT不同层引入受主对阈值电压漂移的影响以及实验结果和计算结果的对比.结果显示阈值电压随受主浓度Na增大而正向漂移，这与之前大注量辐照后阈值电压变化的实验结果相一致，表明我们采用的模型是合理的.结果还显示，在1016cm-3受主浓度以前，阈值电压的绝对漂移很小，之后漂移速度随着受主浓度而加快.同时还可以看出GaN层引入的受主对阈值电压变化的贡献占主导地位，AlGaN层中引入的受主只是在相当高的浓度下才对阈值电压漂移起明显的作用.这一结果与B.Jun和R.J.Krantz等对同结构的AlGaAs/GaAs HEMT的辐照效应实验得到的结论完全一致.为了建立辐射剂量跟辐照感生受主缺陷之间的关系，我们把上面的计算结果和我们之前的实验结果进行了比较如图6(b)，这里我们主要进行了异质结构阈值电压漂移的比较，计算中认为AlGaN/GaN各层均匀引入受主缺陷，可以看出随着辐射剂量的增加，引入的受主缺陷增多，阈值电压退化增强. 图7是计算得到的辐射感生受主对器件转移特性和跨导的影响.很明显，随受主浓度的增加，转移曲线正向移动，其斜率基本没变，最大跨导也基本没变.仿真结果说明跨导主要受迁移率影响，而与阈值电压关系不大.上述实验中I-V特性的变化显然主要是受阈值电压变化(2DEG浓度)影响的.本文质子辐照后转移特性主要表现为曲线平移而其斜率变化很小，并且跨导也下降不大.因此我们认为辐射感生受主缺陷造成的阈值电压漂移(2DEG浓度的降低)才是器件退化的主要原因.以上实验结果表明,低注量质子辐照后GaN体材料的载流子浓度和迁移率略有增加，进而使得材料的串联电阻略有降低.对于HEMT器件辐照后发现只有在最高注量1015cm-2下，器件饱和漏电流，最大跨导和阈值电压等参数才发生退化，而且阈值电压变化最为显著.通过漏电流，跨导和阈值电压的退化比较，我们认为上述器件的退化主要是由于辐射感生受主缺陷引起的2DEG浓度的降低造成的，主要体现为阈值电压的漂移退化.而且辐照后由于质子在异质结材料中感生的缺陷使得器件正反向栅电流明显降低，关态泄漏电流减小.此外实验中发现了明显的器件退火恢复,这说明场板和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.另外本文从实验结果出发，基于辐射感生受主缺陷影响模型进行计算.计算结果表明，随着引入的受主缺陷浓度增加，阈值电压发生正向漂移，并且随着辐照注量的增加，引入的受主缺陷增加，阈值电压漂移更加明显.在沟道GaN层中引入的类受主陷阱是造成HEMT阈值电压增加的主要原因.分析结果表明，辐射感生受主缺陷主要通过引起阈值电压增加(2DEG浓度的降低)的机制，使得器件饱和漏电流退化，但对器件饱和区跨导影响不大.因此辐射感生受主的影响模型能够全面反映本文辐射对器件的作用机制，在联合辐射感生界面态等对迁移率的退化作用后，可以对器件进行有效的辐射效应模拟和分析.谷文萍女，1982年11月出生，陕西宝鸡人，博士，2010年毕业于西安电子科技大学微电子学院，其后进入长安大学任教，讲师，从事GaN基材料和器件的研究工作.E-mail:************.cn【相关文献】[1]Jain S C,et al.Ⅲ-nitrides:Growth,characterization,and properties[J].Journal of Applied Physics,2000,87(3):965-969.[2]Khan M A,et al.AlGaN/GaN metal oxide semiconductor heterostructure field effect transistor[J].IEEE Electron Device Lett，2000,21(1):63-65.[3]Luo B,et al.High-energy proton irradiation effects on AlGaN/GaN high-electron mobility transistors[J].Journal of Electronic Materials，2002,31(5):437-441.[4]Hu X,et al.The energy dependence of proton-induced degradation in AlGaN/GaN high electron mobility transistors[J].IEEE Transactions on Nuclear Science，2004,51(2):293-297.[5]Mc Clory J W.The Effect of Radiation on the Electrical Properties of Aluminum Gallium Nitride/Gallium Nitride Heterostructures[D].Ohio：Technology Air University,2008.[6]Gu W P,et al.The Effect of neutron irradiation on the electrical properties of AlGaN/GaN high electron mobility transistors[J].Acta Physica Sinica，2014,63(4):047202-1-6.[7]Lv L,et al.Study of proton irradiation effects on AlGaN/GaN high electron mobility transistors[J].Microelectronics Reliability,2011,51(12):2168-2172.[8]Heon K,et al.Increase of breakdown voltage on AlGaN/GaN HEMTs by employing proton implantation[J].IEEE Transactions on Electron Devices,2009,56(3):365-369.[9]Fan L,et al.The effect of radiation induced strain relaxation on electric performance of Alm Ga1-mN/GaN HEMT[J].Acta Physica Sinica，2007,56(6):3393-3399.[10]范隆.氮化镓基薄膜缺陷及高电子迁移率晶体管辐射损伤的研究[D].西安：西安电子科技大学，2003.Fang Long.The Study on Defects in GaN-Based Films and Radiation Damage of High Electron Mobility Transistors[D].Xi′an:Xidian Univers ity,2003.(in Chinese)。
电场调制新型AlGaN-GaN HEMTs器件设计及关键技术
电场调制新型AlGaN-GaN HEMTs器件设计及关键技术电场调制新型AlGaN/GaN HEMTs器件设计及关键技术摘要：AlGaN/GaN HEMTs(High Electron Mobility Transistors)是当前高频功率放大器和开关电路中最重要的器件之一。
本文基于电场调制设计思想，探讨了新型AlGaN/GaN HEMTs的器件设计及关键技术。
通过模拟仿真和实验验证，该设计方案在功率性能和电路稳定性方面取得了显著提升。
这对于未来高功率、高频率电子器件的研究和应用有着重要的指导意义。
一、引言AlGaN/GaN HEMTs是由铝镓氮化物（AlGaN）组成的沟道层和氮化镓（GaN）组成的电子隔离层构成的高电子迁移率（High Electron Mobility）晶体管。
由于其具有高迁移率、高饱和电子迁移速度和良好的热导性能，使其成为高功率放大器和开关电路中的理想器件。
然而，传统的AlGaN/GaN HEMTs在高电场下易产生漏电流，引起器件功率损耗，并且容易受到温度与功率耦合效应的影响。
为了进一步提升器件性能，我们提出了一种新型的电场调制设计方案，以实现器件功率性能的优化。
二、设计原理电场调制是通过增加栅压调制电场的方式，从而改变AlGaN/GaN HEMTs的导型和迁移率的电场效应。
当电压施加在栅极上时，由于高电场引起电子-纵声子散射的电场效应，使AlGaN/GaN材料的迁移率发生变化，从而影响HEMTs的导电特性。
三、器件设计及关键技术1. 沟道设计：通过优化沟道宽度和长度，可以减小漏电流，提高其功率特性。
对于新型AlGaN/GaN HEMTs，通过电场调制实现功率损耗的最小化。
2. 栅极设计：采用金属栅极结构，提高器件的性能稳定性。
同时，通过控制栅极几何形状和金属材料的优化选择，可以减小栅极功耗，提高器件性能。
3. 衬底设计：选择适当的衬底材料和衬底厚度，通过降低衬底电阻和优化衬底氧化层的设计，可以减小功率损耗并提高器件的效率。
《AlGaN-GaNMOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》范文
《AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性》篇一AlGaN-GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及Ⅰ-Ⅴ输出特性AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中电子迁移率及I-V输出特性的研究一、引言在当代的半导体器件领域中，AlGaN/GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）因其在高频率、高功率及高温条件下的优秀性能，已被广泛运用于各种高频微波器件、集成电路以及高效率功率转换电路等众多领域。
随着科技的发展，MOS（金属氧化物半导体）结构被引入HEMT器件中，形成了AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT 结构，其性能的进一步优化和提升成为了研究的热点。
本文将重点探讨AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中的电子迁移率以及I-V输出特性。
二、电子迁移率的研究电子迁移率是半导体材料中电子运动能力的重要参数，对于理解HEMT器件的电学性能具有至关重要的作用。
在AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中，电子迁移率受多种因素影响，包括材料的质量、界面状态、温度以及电磁场强度等。
首先，材料的品质是决定电子迁移率的基础。
高纯度、无缺陷的晶体结构可以为电子提供更多的可移动空间和较低的散射机会，从而提高电子迁移率。
其次，界面状态对电子迁移率也有重要影响。
在AlGaN/GaN界面处，应尽可能减少界面态密度和表面粗糙度，以降低对电子的散射。
此外，温度对电子迁移率的影响也不能忽视。
在高温环境下，电子散射会增强，导致电子迁移率降低。
而电磁场强度则能通过影响电子的能量分布和运动轨迹来影响其迁移率。
三、I-V输出特性的研究I-V输出特性是描述半导体器件电流与电压关系的特性曲线，对于评估HEMT器件的性能具有重要价值。
在AlGaN/GaN MOS(MIS)HEMT中，I-V输出特性主要受电子迁移率、栅极电压、源漏电压以及器件结构等因素的影响。
当源漏电压一定时，I-V输出特性主要由栅极电压控制。
AlGaNGaNHEMT热特性研究的开题报告
AlGaNGaNHEMT热特性研究的开题报告
研究背景：
AlGaNGaNHEMT是一种性能优越的功率器件，常用于高频电路中。
其热特性是影响器件性能的关键因素。
因此，研究AlGaNGaNHEMT的热特性具有重要的理论意义和实际应用价值。
研究内容：
本次研究将围绕AlGaNGaNHEMT的热特性展开，具体包括以下内容：
1.研究AlGaNGaNHEMT的热传导机制：通过分析AlGaNGaNHEMT
的材料特性，建立热传导的数学模型，探究其热传导机制，并通过仿真
实验验证模型的合理性。
2.研究AlGaNGaNHEMT的热稳定性：分析AlGaNGaNHEMT在高温、高功率下的工作状态，探究其热稳定性，并实验验证其热稳定性的变化
规律。
3.研究AlGaNGaNHEMT的热耗散机制：研究AlGaNGaNHEMT的热
耗散机制，包括热阻、热容和热辐射等方面，建立数学模型，并通过仿
真实验验证模型的合理性。
研究意义：
本次研究将进一步深入探究AlGaNGaNHEMT的热特性，对于AlGaNGaNHEMT的设计、优化、制造和应用具有重要的意义，可提升器
件的性能和稳定性，拓展其在高频电路领域的应用。
研究方法和技术：
本次研究将采用数学模型和仿真实验相结合的方法，通过ANSYS等软件建立AlGaNGaNHEMT的热传导和热耗散模型，并通过温度测试，电性能测量等实验验证模型的合理性。
预期成果：
预计通过本次研究，可以深入探究AlGaNGaNHEMT的热特性，为其设计、制造和应用提供理论和实践支持，推动其在高频电路领域的应用研究发展。
GaN MOS-HEMT器件特性研究的开题报告
AlGaN/GaN MOS-HEMT器件特性研究的开题报告一、研究背景随着半导体技术的不断进步和应用的不断扩展，宽禁带半导体材料在高功率高频器件领域逐渐成为热门研究领域。
其中，AlGaN/GaN材料因其具有较大的电子迁移率、高氧化电位和较高的热稳定性等特性，成为了高功率高频器件领域中备受关注的材料。
在AlGaN/GaN材料的研究中，MOS-HEMT器件作为研究的热点、难点之一，具有广泛的应用前景。
AlGaN/GaN MOS-HEMT器件可以不仅能够发挥HEMT器件的高电子迁移率等特性，还可以通过氧化层的引入，实现器件的较低门电流、较高阻止电压和较高的互补电压等优异特性。
因此，围绕AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的研究已经成为当前半导体器件研究领域中的一个重要方向。
二、研究内容本研究旨在探究AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的相关特性，包括器件的I-V特性、C-V特性、漏极电流噪声等。
研究内容包括以下方面：1. AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的制备与表征本研究将采用分子束外延(MBE)或金属有机气相沉积(MOCVD)技术制备AlGaN/GaN MOS-HEMT器件，并通过XRD、SEM和TEM等手段对器件进行表征。
2. AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的I-V特性研究本研究将通过电学测试系统，探究AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的静态I-V特性，并对器件的开关特性、漏电流等进行分析。
3. AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的C-V特性研究本研究将通过电学测试系统，探究AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的动态C-V特性，并对器件的门电容、阻止电压等进行分析。
4. AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的漏极电流噪声特性研究本研究将通过宽频带低噪声电流放大器和噪声测试系统，探究AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的漏极电流噪声，并对其来源和机理进行分析。
AlGaNGaN异质结材料特性与HEMT器件研究的开题报告
AlGaNGaN异质结材料特性与HEMT器件研究的开题报告开题报告：一、论文选题的依据和意义：AlGaN/GaN异质结材料具有优异的电学、光学和热学性能，近年来已成为GaN器件制造领域的研究热点。
在AlGaN/GaN异质结材料中，AlGaN为电阻较大、禁带宽度较宽，而GaN为电导性良好、禁带宽度较窄的半导体材料。
两者在界面处形成了移流层，从而形成了二维电子气（2DEG）通道，该异质结结构成为高电子迁移率晶体管（HEMT）器件的重要基础。
本论文旨在研究AlGaN/GaN异质结材料的特性及其在HEMT器件中的应用，为其进一步的研究和应用提供理论基础和实验依据。
二、研究内容和技术路线：本论文中，我们将通过制备AlGaN/GaN异质结材料，研究其物理特性，分析其能带结构、界面性质和二维电子气（2DEG）通道等方面的特性；并进一步制备AlGaN/GaN异质结HEMT器件，研究其电学特性及性能。
具体研究内容如下：（1）制备AlGaN/GaN异质结材料：采用分子束外延和金属有机化学气相沉积等技术，制备AlGaN/GaN异质结材料。
（2）研究AlGaN/GaN异质结材料的物理特性：通过X射线衍射、扫描电子显微镜等方法，研究AlGaN/GaN异质结材料的表面形貌、晶体结构和界面特性等。
（3）分析AlGaN/GaN异质结材料的能带结构：采用光电子能谱等技术，分析AlGaN/GaN异质结材料的能带结构及其在HEMT器件中的应用。
（4）制备AlGaN/GaN异质结HEMT器件：采用光刻和电子束曝光等技术，制备AlGaN/GaN异质结HEMT器件。
（5）研究AlGaN/GaN异质结HEMT器件的电学特性：通过IV曲线及穿透谱等技术，研究AlGaN/GaN异质结HEMT器件的电学特性及性能。
三、预期研究成果和创新点：通过以上研究，我们将得到AlGaN/GaN异质结材料及其在HEMT器件中的电学特性等方面的实验结果和理论分析，为其在微电子、光电子等领域的应用提供技术支持和科学依据。
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半导体技术第33卷增刊 2008年12月60Co γ射线辐照对Al G a N /G a N HEMT器件直流特性的影响段 超,谷文萍,郝 跃,张进城(西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安 710071)摘要:主要研究了0.2Mrad60Co γ辐照前后Al GaN/GaN H EM T 器件电学特性的变化,器件电学参数的退化主要表现为输出电流下降、栅泄漏电流增加、栅漏二极管的正/反向电流增大,而阈值电压几乎没有变化。
这些变化是由于辐照产生的缺陷和陷阱使得2D EG 浓度和迁移率下降,进而造成了器件的退化。
关键词:Al GaN/GaN H EM T 器件;γ射线辐照;退化中图分类号:TN 323.4 文献标识码:A 文章编号:1003-353X (2008)增刊-0102-03I nflu ence of60C o γ2R ays on DC Perform ance of A l G a N /G a N HEMT sDuan Chao ,Gu Wenping ,Hao Yue ,Zhang Jincheng(Key L ab of M inist ry of Education f or W i de B and 2Gap Semiconductor M aterials and Devices ,School ofM icroelect ronics ,X i dian Universit y ,X i ′an 710071,China )Abstract :The DC performance of Al GaN/GaN H EM Ts was st udied before and after60Co γ2raysradiation ,t he degenerations of elect ron characteristics present as outp ut current decreased ,gate leak current increased ,t he forward and reverse current of gate 2drain diode increased and t he t hreshold voltage rarely changed.It is found out t hat t he reasons for t hese changes are t he t rap s and defect s caused by radiation ,which reduces t he 2DEG density ,so t he devices degradate.K ey w ords :Al GaN/GaN H EM Ts ;γ2rays radiation ;degradation EEACC :25600 引 言GaN 、AlN 及其三元合金Al GaN 具有禁带宽度大(3.39eV )、电子饱和漂移速度高(可达1.5×107cm/s )、热导率高(1.3W/cm ・K )、击穿场强大(3mV/cm )、化学稳定性好等特点,是制作高温、大功率、高频电子器件的理想材料[1-2]。
同时Al GaN/GaN 异质结由于自极化效应的存在,使得相关的H EM T 器件具有较高的二维电子气浓度,由于其具有高电子迁移率和很大的位移阈能(20.5eV ),因此在空间环境中有广泛的应用前景,所以研究GaN 基器件的辐照退化现象和机制就显得非常重要[3]。
本文对自主研制的Al GaN/GaNH EM T 器件辐照前后的电学特性退化现象和退化机理进行了简要的研究分析。
1 实 验采用自主研制的三片2英寸(50mm )低压立式MOCVD 设备进行Al GaN/GaN 异质结构材料生长。
在单面抛光(0001)面蓝宝石衬底上,首先在550℃下生长约30nm 厚AlN 缓冲层,接着升温至1040℃生长1.5μm 未掺杂GaN 外延层和23nm 厚Al GaN 势垒层。
Al GaN 势垒层由5nm 未掺杂Al GaN 层、10nm Si 掺杂(Si 掺杂浓度约为2×1018cm -3)Al GaN 层和6nm 未掺杂Al GaN 层组成。
所有Al GaN 层Al 组分均为30%。
台面刻201GaNDecember 2008 Semiconductor Technology V ol.33S upplement 蚀隔离采用ICP 干法刻蚀,刻蚀深度约为150nm 。
研究选用的Al GaN/GaN H EM T 器件栅长1μm ,栅宽为25μm ,源漏间距为4μm ,栅极处于源漏间正中央。
Al GaN/GaN H EM T 器件的辐射实验是在60Co γ射线源上进行的。
辐射时环境温度为室温,γ射线平均能量为1.25MeV ,辐射总剂量为0.2Mrad (Si )。
采用HP 4156B 精密半导体参数分析仪对器件进行了直流特性测试。
上述测量均在室温下进行。
2 结果与讨论图1中可以看出经过0.2Mard60Co γ辐照后,Al GaN/GaN H EM T 器件栅漏极二极管正向偏压下的开启阈值电压出现了负向漂移,正向导通电流变大。
而在反向偏置条件下,漏电流急剧增大,并且随着反偏电压的增大而不断增大。
图2显示0.2Mrad60Co γ辐照后Al GaN/GaN H EM T 器件栅电流明显增大。
这是由于辐照后在势垒层中产生的缺陷[4]使电子隧穿几率提高,从而提高了栅电流。
图1 0.2Mrad 60Co γ辐照前后Al GaN/GaN HEM T 器件栅漏二极管的正向和反向特性的变化Fig.1 Forward and reverse characteristics of the gate 2drain diode of theAl GaN/GaN HEM T before and after γ2irradiation to 0.2Mraddose图2 0.2Mrad 60Co γ辐照前后Al GaN/GaN HEM T 器件栅电流的变化Fig.2 The gate current for Al GaN/GaN HEM T before and afterγ2irradiation to 0.2Mrad dose图3和图4分别为0.2Mrad60Co γ辐照前后Al GaN/GaN H EM T 器件的转移特性曲线和输出特性曲线。
可以看出由于辐照影响,器件的跨导发生了约12%的下降,同时器件的阈值电压几乎没有发生变化。
跨导的降低主要是由于漏极电流发生了下降,这是因为辐照影响了GaN 自身的极化使得界面处的2DEG 浓度下降[5];同时由于在沟道处301 段 超 等:60Co γ射线辐照对Al G aN/GaN H EM T 器件直流特性的影响 半导体技术第33卷增刊 2008年12月产生了缺陷使得载流子的散射进一步加强,降低了载流子的迁移率从而使得沟道电阻率加强,使得漏极电流下降从而降低了跨导。
图4中由于在界面处产生了负的界面态进一步降低了2D EG 浓度,而且在不同的栅压下漏极电流的退化程度不同,高栅压下退化更为严重。
3 结 语本文实验使用的辐照剂量(0.2Mrad )较小,但是器件的电学特性却产生了较大的退化。
原因是由于辐照会在器件中产生新的缺陷和陷阱,这些缺陷出现在势垒层中会加剧隧穿效应;由于辐照产生的缺陷可能导致极化效应的降低,使得2D EG 浓度下降;沟道中产生了缺陷以及部分载流子被陷阱俘获,从而使得沟道电阻增大。
这和之前报道的只有在大剂量下才会发生退化现象不相符合,这主要是因为生产工艺的不同。
本文使用的是MOCVD 而Fan 等人使用MB E 外延技术,这说明工艺对器件的抗辐照特性有很大的影响。
参考文献:[1] WU Y F ,SAXL ER A ,MOORE M ,et al.302W/mm GaNH EM Ts by field plate optimization [J ].Electron DeviceLett ,2004,25(3):117-119.[2] Y OUN D H ,L EE J N ,KUMAR V ,et al.The E ffects of isoe 2lectronic Al doping and process optimization for the fabrication of high 2power Al G aN/G aN HEMT s [J ].IEEE T ransactions on E 2lectron Devices ,2004,51(5):785-789.[3] IONASCU T 2NEDE LCESCU A ,CARLONE C ,HOUDA YER A ,et al.Radiation hardness of gallium nitride [J ].IEEE T ransactions on Nuclear Science ,2002,49(6):2733-2738.[4] UMANA 2MEMBRENO G A ,DELL J M ,H ESSL ER T P ,et al.60Co gamma 2irradiation 2induced defect s in n 2GaN [J ].Appl Phys Letter ,2002,80(23):4354-4356.[5] RASHMI ,HALDAR S ,GU P TA R S.22D analytical modelfor current 2voltage characteristics and output conductance of Al GaN/GaN MODFET [J ].Microwave and Optical Technol 2ogy Letters ,2001,29(2):117-123.(收稿日期:2008211230)(上接第93页)5 结 论在仿真过程中,在Al G aN/G aN 异质结界面加入一薄层的掺杂层作为极化电荷层,得到了在极化电荷层的浓度为5×1019cm -3时,器件的跨导为最大。
通过设计了三种不同的纵向结构的HEM T 器件,仿真其直流特性,发现由于双异质结具有两个电子沟道,其直流特性最好。
另外,对常规器件的温度特性进行仿真,发现其可在400℃内正常工作。
参考文献:[1] 吕长志,冯士维,王东凤,等.三种纵向结构的Al G aN/G aNHFET 的性能比较[C]//第13届全国化合物半导体材料、微波器件和光电器件学术会议论文集.大连,2004:158.[2] 李娜,赵德刚,杨辉.Al GaN/GaN 异质结中极化效应的模拟[J ].中国科学:G ,2004,34(4):422-429.[3] MOR KOC H ,CARLO A D ,CIN GOL ANI R.GaN 2basedmodulation doped FETs and UV detectors [J ].Solid 2State Electronics ,2002,46(2):157-202.[4] AMBACHER O ,SMART J ,SHEAL YJ R ,et al.T wo 2dimen 2sional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polar 2ization charges in N 2and G a 2face Al G aN/G aN heterostructures [J ].J Appl Phys ,1999,85(6):3222-3233.[5]WU Y F ,KELL ER B P.High Al 2content Al GaN/GaNMODFET ’s for ultrahigh performance [J ].IEEE Electron De 2vice Lett ,1998,19(2):50-53.[6] DAU MILL ER I ,KIRCHN ER C.Evaluation of t he tempera 2ture stability of Al GaN/GaN hetero 2structure FETs [J ].IEEE Electron Device Lett ,1999,20(9):448-450.(收稿日期:2008211230)401 段 超 等:60Co γ射线辐照对Al GaN/G aN H EM T 器件直流特性的影响 。