质子辐照对AlGaN/GaN异质结场效应晶体管（HEMTs）中单次事件烧毁现象的影响

《IEEE Transactions on Device and Materials Reliability》：Proton Irradiation Effects on Single Event Burnout in AlGaN/GaN HEMTs

质子辐照导致AlGaN/GaN HEMT单事件烧毁阈值电压显著降低，经DLTS分析发现辐照后形成新电子陷阱E2和空穴陷阱H2，H2正电荷积累是VSEB下降主因。SOA分析表明辐照后器件在更负栅压下仍保持低VSEB，源于H1陷阱和残留E0陷阱增强的空穴捕获效应。

　　

摘要：

本研究探讨了质子辐照对p栅AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）单事件烧毁（SEB）现象的影响。SEB实验使用飞秒脉冲激光器和重离子加速器进行，而质子辐照则在质子辐射效应实验设施（PREF）中完成。研究发现，在30 MeV的质子辐照下，当注量为2E11 cm^-2时，SEB的阈值电压（VSEB）显著降低。进一步通过深能级瞬态谱（DLTS）分析发现，辐照后原有的电子陷阱E0（Ec–0.81 eV）演变为电子陷阱E2（Ec–0.72 eV），同时产生空穴陷阱H2（Ev+0.88 eV）。VSEB的降低是由于H2陷阱中积累了大量正电荷所致。此外，文中还给出了GaN HEMTs在质子辐照前后的SEB安全工作区（SOA）范围。在SOA分析过程中观察到，质子辐照后栅极电压降低时，VSEB进一步减小，这归因于质子诱导的空穴陷阱H1（Ev+1.00 eV）以及残留的E0陷阱在漏极边缘维持的高电场作用。