研究目的
研究承受高电流密度应力的GaN-on-GaN pn二极管的退化情况，并理解导致器件性能变化的物理机制。
研究成果
高电流水平下的应力会引发氢从重掺杂p-GaN层向pn结扩散，导致电阻率上升和EL信号减弱。其退化动力学与时间呈平方根关系，表明这是一个扩散过程。
研究不足
该研究聚焦于高电流应力下的退化现象，未探讨其他潜在的退化机制或不同工作条件下的长期可靠性。
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承受高电流应力的GaN-on-GaN垂直二极管的退化
DOI：10.1016/j.microrel.2018.06.041
期刊：Microelectronics Reliability
出版年份：2018
更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要：
得益于高电流密度、低导通电阻和高击穿电压的特性，GaN-on-GaN垂直器件有望在电力电子领域获得广泛应用。迄今为止，关于GaN-on-GaN垂直器件可靠性的研究文献仍较为有限。本文研究了高电流密度应力下GaN-on-GaN pn二极管的性能退化问题，通过电学特性表征和电致发光（EL）测量开展研究。我们证实：(i) 在高电流密度应力作用下，器件电学特性出现显著变化：导通电阻/开启电压升高，产生-复合分量增加，分流路径形成；(ii) 导通电阻的增加与二极管EL信号衰减呈强相关性；(iii) 退化动力学过程呈现时间平方根依赖性，表明存在扩散机制。研究认为应力会引发氢原子从高p型掺杂表面向pn结扩散，导致Mg-H键形成使空穴浓度降低及空穴注入减少，从而造成导通电阻上升伴随EL信号的同步衰减。
作者：
E. Fabris，H.G. Xing，G. Meneghesso，E. Zanoni，M. Meneghini，C. De Santi，Z. Hu，W. Li，K. Nomoto，X. Gao，D. Jena
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