[發(fā)明專利]一種識別AlGaN/GaN-HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域的方法

在審

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• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115061029A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊劍群;李興冀;萬鵬飛;呂鋼;董尚利
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11473
• 代理人: 鮑麗偉

本發(fā)明提供一種識別AlGaN/GaN?HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域的方法，包括：測試AlGaN/GaN?HEMTs的電化學(xué)性能，確定器件的開態(tài)、半開態(tài)和關(guān)態(tài)的柵極電壓范圍；在不同柵極電壓下對AlGaN/GaN?HEMTs進(jìn)行深能級缺陷測試；分析不同柵極電壓條件下AlGaN/GaN?HEMTs中電活性輻射缺陷的分布區(qū)域。本發(fā)明提供的識別AlGaN/GaN?HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域的方法既能夠確定缺陷濃度，還能夠確定缺陷的位置，且步驟簡單，易于操作，對材料和器件空間環(huán)境效應(yīng)具有重大的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空間環(huán)境效應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種識別AlGaN/GaN-HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域的方法。

背景技術(shù)

航天器在軌服役過程中，會受到各種空間環(huán)境的影響，其中，以空間帶電粒子輻射環(huán)境影響最為突出。空間帶電粒子可以穿過航天器外部防護(hù)結(jié)構(gòu)，對艙內(nèi)電子系統(tǒng)中的元器件產(chǎn)生電離輻射效應(yīng)、位移輻射效應(yīng)、單粒子效應(yīng)等。這些輻射效應(yīng)會引起元器件性能退化或失效，甚至可能會導(dǎo)致航天器發(fā)生災(zāi)難性的事故。而AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管(AlGaN/GaN-HEMTs)具有比傳統(tǒng)硅基器件更高的電子遷移率、擊穿電場和使用溫度，在航天器上可以替代傳統(tǒng)的硅基場效應(yīng)晶體管和砷化鎵高電子遷移率晶體管，促進(jìn)了深空探測和全電推進(jìn)等航天技術(shù)的發(fā)展。

AlGaN/GaN-HEMTs有較強(qiáng)的抗電離輻射損傷能量，而對位移損傷比較敏感。位移損傷會在器件中產(chǎn)生各種缺陷狀態(tài)，其中的電活性缺陷會導(dǎo)致器件閾值電壓漂移，器件飽和漏電下降等問題。因此對由輻射損傷導(dǎo)致的電活性缺陷進(jìn)行探測和標(biāo)準(zhǔn)是輻射損傷機(jī)制分析和抗輻射加固的基礎(chǔ)。但由于AlGaN/GaN-HEMTs的工作機(jī)制和異質(zhì)結(jié)各層物理性質(zhì)不同，因此并非所有的缺陷都是電活性缺陷。而電活性缺陷是器件電學(xué)性能退化的根本原因，也是器件加固重點(diǎn)考慮的區(qū)域。因此，研究AlGaN/GaN-HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域具有很重要的意義。

目前對AlGaN/GaN-HEMTs缺陷的表征主要基于電學(xué)性能的測量。通過輻射損傷建模和電學(xué)性能檢測反向倒推缺陷的濃度，但是這種方法只能確定缺陷的濃度而不能確定缺陷的位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是如何提供一種識別AlGaN/GaN-HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域的方法。

為解決上述問題中的至少一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種識別AlGaN/GaN-HEMTs中電活性輻射缺陷分布區(qū)域的方法，包括以下步驟：

步驟S1、測試AlGaN/GaN-HEMTs的電化學(xué)性能，確定器件的開態(tài)、半開態(tài)和關(guān)態(tài)的柵極電壓范圍；

步驟S2、采用深能級瞬態(tài)譜技術(shù)，在不同柵極電壓下對AlGaN/GaN-HEMTs進(jìn)行深能級缺陷測試，其中，所述柵極電壓能夠覆蓋開態(tài)、半開態(tài)和關(guān)態(tài)；

步驟S3、分析不同柵極電壓條件下AlGaN/GaN-HEMTs中電活性輻射缺陷的分布區(qū)域。

優(yōu)選地，所述步驟S1中，采用半導(dǎo)體測試儀測試AlGaN/GaN-HEMTs的電化學(xué)性能，測試過程中AlGaN/GaN-HEMTs的漏極接正電壓，所述柵極電壓從低電壓掃描至高電壓。

優(yōu)選地，所述漏極的電壓為0.1V。

優(yōu)選地，所述柵極電壓從-4V掃描至0V。

優(yōu)選地，所述步驟S2中，深能級瞬態(tài)測試過程中，漏極電壓設(shè)置為10V的脈沖電壓，且脈沖時(shí)間為0.001s，源極接地。

優(yōu)選地，深能級瞬態(tài)的速率窗口設(shè)置為5s，測試溫度為15～400K。

優(yōu)選地，所述柵極電壓分別設(shè)置為-1.4V，-1.8V，-1.9V，-1.95V，-2.0V，-2.05V和-2.1V。