發(fā)布時(shí)間：2024-12-11 05:43

　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,芯片集成度越來(lái)越高,硅器件尺寸已逼近物理極限。同時(shí),高集成度帶來(lái)了新的問(wèn)題,即微納米器件在輻射環(huán)境下工作的長(zhǎng)期可靠性,這些問(wèn)題導(dǎo)致器件發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)。目前,隨著航天事業(yè)的崛起,新型半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、空間站等航天領(lǐng)域。宇宙射線中的高能重離子,會(huì)引起宇航器件單粒子效應(yīng),還會(huì)在器件材料內(nèi)部產(chǎn)生永久性的結(jié)構(gòu)損傷,從而影響器件穩(wěn)定性。因此,InP和GaN等Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體材料及器件快重離子輻照效應(yīng)的研究對(duì)宇航器件的應(yīng)用及抗輻射加固具有指導(dǎo)意義。本論文利用蘭州重離子加速器提供的多種快重離子（Ar、Fe、Kr、Xe、Ta和Bi）輻照Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體InP及GaN晶體。輻照實(shí)驗(yàn)在真空和室溫條件下進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)中通過(guò)增加不同厚度的降能片,改變?nèi)肷潆x子的能量從而調(diào)節(jié)入射離子在材料中的電子能損,滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的需求。我們采用透射電子顯微鏡（TEM）和拉曼光譜（Raman）對(duì)輻照前后的樣品進(jìn)行表征,系統(tǒng)研究了快重離子輻照在兩種材料中產(chǎn)生的缺陷及潛徑跡的形貌和尺寸。采用Xe、Ta和Bi離子在真空條件下靜態(tài)輻照AlGaN/GaN HEMT器件。利用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀對(duì)輻照前后的器件進(jìn)行電學(xué)參數(shù)...

【文章頁(yè)數(shù)】：97 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖1.1InP及GaN晶體結(jié)構(gòu)示意圖

圖1.1InP及GaN晶體結(jié)構(gòu)示意圖InP和GaN材料應(yīng)用前景非常廣泛，但是化合物半導(dǎo)體集Si工藝并不兼容，新型半導(dǎo)體器件材料和工藝成本較高，成品率低，這些問(wèn)題亟待解決。國(guó)航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，新型半導(dǎo)體器件將不斷應(yīng)用到衛(wèi)中，宇宙射線中的高能粒子嚴(yán)重影響了器件的長(zhǎng)....

圖1.3輻照前AlGaN/GaNHEMT器件剖面TEM圖

輻照注量2.81013ions/cm2圖1.3輻照前AlGaN/GaNHEMT器件剖面TEM圖1.3研究?jī)?nèi)容安排本論文主要研究了不同能量的快重離子輻照InP和GaN材料，研究快重離子在材料中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損傷引起材料性能的變化。此外，還研究了快重離子輻照A....

圖2.1Ta離子在GaN中的電子能損及核能損隨能量的變化曲線

在此過(guò)程中損失的部分能量稱為電子能損(dE/料相互作用主要考慮電離和激發(fā)效應(yīng)。隨入射深度的離子能量減小，在射程末端產(chǎn)生位移損傷效應(yīng)。此外彈性碰撞，這一過(guò)程中損失的能量稱為核能損，通常子與固體材料相互作用，主要考慮由核能損引起的位在材料中的能量損失有多種形式，在研究InP及G....

圖2.2AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)能帶圖

圖2.2AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)能帶圖別給出了西安電子科技大學(xué)提供的HEMT器選用藍(lán)寶石作為襯底，首先在襯底上生長(zhǎng)50，從而提高緩沖層的結(jié)晶質(zhì)量。接著生長(zhǎng)1.3生長(zhǎng)2nm厚度的AlN摻入層，摻入層可以提性及壓電極化性能，使得2DEG的面密度得到的A....

本文編號(hào)：4016278