碳化硅肖特基二极管和场效应管辐射累积损伤效应研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyw2dy2001
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碳化硅(SiC)作为第三代宽带隙半导体材料,有着优异的物理化学性能,是发展大功率、高频高温以及抗强辐射等技术的核心。电子器件在轨服役期间,会受到空间带电粒子辐射的影响,导致电性能的退化,将影响航天器在轨服役的可靠性。因此,探究碳化硅器件的辐射损伤效应具有重要的工程意义和学术价值。本文以碳化硅肖特基二极管(SBD)和场效应管(MOSFET)两款器件作为研究对象,在系列高能电子、γ射线和重离子辐照实验基础上,利用半导体器件性能参数测试仪测试电性能的变化规律,并结合TCAD和SRIM软件对两款器件的辐射效应进行模拟,与实验结果相结合,探究辐照下碳化硅器件的电性能退化的影响因素及损伤机理。通过对比分析4H-SiC MOSFET和SBD两款器件在1MeV高能电子、γ射线和20MeV Si辐照下电性能的退化规律,分析器件的损伤机制。采用氢气浸泡研究氢对4H-SiC MOSFET的辐射效应的影响。在γ射线辐照实验中,发现氢元素对偏置栅电压为+20V的MOSFET的阈值电压的变化有抑制作用。两款SiC器件在工作状态下往往有外加电场的作用,本文根据器件的电参数,在器件的辐照过程中施加偏置电压,探究器件在偏置电压作用下的辐射效应。MOSFET的栅偏压对在高能电子和γ射线的阈值电压的变化有促进作用。利用SRIM软件模拟计算了20MeV Si离子入射SBD的缺陷分布,计算结果表明20MeV的Si离子在SiC SBD中的入射深度位于器件的外延层,入射离子导致的位移损伤集中分布于射程的终端。通过对照电离和位移的损伤的积累对电性能的影响,分析Si离子对SiC的损伤机制。
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