氮化镓器件中低能质子辐射位移损伤的表征与恢复

《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：Characterization and Recovery of Low-Energy Proton Radiation Displacement Damage in Gallium Nitride Devices

　　**摘要：**本研究系统地调查了低能质子辐照（70 和 100 keV）对 AlGaN/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）性能和可靠性的影响。采用低频 1/f 噪声分析来定量评估辐射诱导的缺陷密度。温度依赖的低频噪声测量揭示了在 345–350 K 处的一个特征，对应大约 0.63 ± 0.05 eV 的有效激活能。结合光致发光（PL）结果，该能级特征与镓相关的替位杂质或空位缺陷有关。在 600 °C 下进行辐照后退火可实现初始跨导高达 75% 的恢复，表明辐射诱导缺陷的部分湮灭。这些发现为了解 AlGaN/GaN HEMTs 的质子辐照损伤机制提供了关键见解。**一、引言**近年来，氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）因其在高频和高功率应用中的卓越性能而引起了相当大的关注。这些应用领域包括电信、雷达系统、电力电子，以及越来越多的航空航天工业 [1], [2]。AlGaN/GaN HEMTs 特别受到重视，因为其具有高电子迁移率和优异的抗辐射性。随着航空航天和太空探索任务不断突破技术极限，GaN 器件也被考虑应用于辐射环境中，例如在卫星系统、核反应堆和其他基于空间的技术中遇到的情况 [3]。