用于雪崩模式砷化镓（GaAs）光电半导体开关的减压柔性封装技术：提升可靠性和延长使用寿命

《IEEE Electron Device Letters》：Stress-Relieving Flexible Encapsulation for Avalanche-mode GaAs Photoconductive Semiconductor Switches: Toward Enhanced Reliability and Longevity

柔性PDMS封装有效缓解GaAs PCSS热机械应力，显著提升高场大电流脉冲器件可靠性，实验显示寿命延长5倍（6×103 vs 1×103脉冲）。

　　

摘要：

砷化镓光电导半导体开关（GaAs PCSS）在可靠性和寿命方面面临重大挑战，这些挑战限制了其在脉冲功率系统中的应用。主要问题在于关键的介电体-电极-GaAs界面处产生的热机械应力，尤其是在高场操作和重复高电流应力下。这种应力是由于传统的刚性封装材料（如环氧树脂）与GaAs之间的热膨胀系数不匹配所导致的，这会加速裂纹扩展、接触层剥离，最终导致阳极失效。本文介绍了一种通过使用柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装技术来提高雪崩模式GaAs PCSS可靠性的创新方法。与传统的刚性环氧树脂相比，PDMS能够在大电流操作（超过数百安培）下有效缓解关键界面处的热机械应力。实验结果显示，使用PDMS封装的GaAs PCSS的工作寿命延长了5倍（超过6×10^3次脉冲，而使用环氧树脂时仅为1×10^3次脉冲）。