聚焦粒子束揭示Ga2O3 MOSFETs的辐射响应机制及其抗辐照设计策略

为解决宽禁带半导体Ga2O3 MOSFETs在辐射环境中的可靠性问题，研究人员通过聚焦离子束/电子显微镜双束系统开展微观尺度分析。研究发现总电离剂量(TID)导致阈值电压漂移，位移损伤(DD)引发载流子散射加剧，并提出动态阈值调控可有效缓解TID效应，为航天与核应用电子器件设计提供关键理论支撑。

　　

这项研究深入解析了β相氧化镓(Ga₂O₃)这一宽禁带半导体材料的辐射响应特性。作为新一代高功率电子器件的明星材料，Ga₂O₃在太空辐射和核反应堆等极端环境中面临严峻挑战。研究团队巧妙运用聚焦离子束(FIB)与扫描电镜(SEM)联用技术，像"纳米外科医生"般精准观测单个器件在电离辐射下的微观变化。

实验发现总电离剂量(TID)会在器件中产生"电荷陷阱"，导致阈值电压像脱缰野马般偏移；而位移损伤(DD)则像在晶体中投掷"保龄球"，通过制造晶格缺陷加剧载流子散射，使驱动电流显著降低。有趣的是，蒙特卡洛模拟预测的TID值比实际测量偏高，这就像天气预报漏算了云层变化，源于未考虑电荷产额效应。更令人振奋的是，研究提出动态阈值电压调节就像给器件装上"智能减震器"，可有效抵消辐射影响。这些发现为开发适用于星际探测和核电站的"抗辐照铠甲"电子器件提供了重要设计蓝图。