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质子辐照对抑制AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管电流崩塌效应的影响

DOI：10.1109/TED.2018.2881325 期刊：IEEE Transactions on Electron Devices 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 通过质子辐照实现了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管动态导通电阻的几乎完全抑制。本文在不同注量下对3 MeV质子辐照前后的小功率和大功率晶体管进行了表征。辐照器件展现出高鲁棒性，在特定注量下阈值电压和静态导通电阻保持不变。然而当注量超过1013 cm?2时，在600 V和T=150°C条件下动态导通电阻几乎被完全抑制。辐照后观察到关态漏电流的可测量增加，表明非故意掺杂(UID)GaN层电导率提升。我们提出了一个技术计算机辅助设计支持的模型，其中该电导率增加导致去电离速率提高，最终降低了动态导通电阻。
作者： A. Stockman，A. Tajalli，M. Meneghini，M. J. Uren，S. Mouhoubi，S. Gerardin，M. Bagatin，A. Paccagnella，G. Meneghesso，E. Zanoni，P. Moens，B. Bakeroot
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究质子辐照对抑制AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管动态导通电阻的影响。

研究成果

对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管进行质子辐照，在高达1.5×101? cm?2的注量下可使动态导通电阻RON在600V电压范围内得到抑制，且不改变阈值电压。GaN本征（UID）层导电性的增强阻止了CN受主负电离，从而消除了动态RON现象。这些观测结果在大功率器件上得到验证，显示出质子轰击区域附近关态漏电流和动态RON两方面的影响。

研究不足

该研究聚焦于质子注量低于10^15 cm?2的情况，因为在更高注量下观察到阈值电压偏移和静态导通电阻翻倍现象。模拟中未考虑辐照导致的半导体晶格损伤。

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