碳化硅肖特基二極管和場效應管輻射累積損傷效應研究
發(fā)布時間：2022-01-08 09:24
碳化硅（SiC）作為第三代寬帶隙半導體材料,有著優(yōu)異的物理化學性能,是發(fā)展大功率、高頻高溫以及抗強輻射等技術的核心。電子器件在軌服役期間,會受到空間帶電粒子輻射的影響,導致電性能的退化,將影響航天器在軌服役的可靠性。因此,探究碳化硅器件的輻射損傷效應具有重要的工程意義和學術價值。本文以碳化硅肖特基二極管（SBD）和場效應管（MOSFET）兩款器件作為研究對象,在系列高能電子、γ射線和重離子輻照實驗基礎上,利用半導體器件性能參數(shù)測試儀測試電性能的變化規(guī)律,并結合TCAD和SRIM軟件對兩款器件的輻射效應進行模擬,與實驗結果相結合,探究輻照下碳化硅器件的電性能退化的影響因素及損傷機理。通過對比分析4H-SiC MOSFET和SBD兩款器件在1MeV高能電子、γ射線和20MeV Si輻照下電性能的退化規(guī)律,分析器件的損傷機制。采用氫氣浸泡研究氫對4H-SiC MOSFET的輻射效應的影響。在γ射線輻照實驗中,發(fā)現(xiàn)氫元素對偏置柵電壓為+20V的MOSFET的閾值電壓的變化有抑制作用。兩款SiC器件在工作狀態(tài)下往往有外加電場的作用,本文根據(jù)器件的電參數(shù),在器件的輻照過程中施加偏置電壓,探究器件在...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同摻雜濃度外延層阻抗與輻照注量關系圖[37]
哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文8圖1-2C離子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[37]EvwarayeAO等人進行了Ni/4H-SiC肖特基二極管的1MeV電子輻照實驗和Ar+輻照實驗，其中電子累積注量達到5.1×1017e/cm2。對輻照后的器件進行DLTS測試發(fā)現(xiàn)了幾種不同的缺陷能級，如圖1-3，1-4。發(fā)現(xiàn)能級為EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV電子輻射SiC生成的主導缺陷。作者發(fā)現(xiàn)不用的輻照源導致的Z1/Z2缺陷的熱穩(wěn)定性存在差異[38]。圖1-3500℃退火前后1MeV電子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[38]
哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文8圖1-2C離子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[37]EvwarayeAO等人進行了Ni/4H-SiC肖特基二極管的1MeV電子輻照實驗和Ar+輻照實驗，其中電子累積注量達到5.1×1017e/cm2。對輻照后的器件進行DLTS測試發(fā)現(xiàn)了幾種不同的缺陷能級，如圖1-3，1-4。發(fā)現(xiàn)能級為EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV電子輻射SiC生成的主導缺陷。作者發(fā)現(xiàn)不用的輻照源導致的Z1/Z2缺陷的熱穩(wěn)定性存在差異[38]。圖1-3500℃退火前后1MeV電子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[38]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Low on-resistance 1.2 kV 4H-SiC power MOSFET with Ron, sp of 3.4 mΩ·cm2[J]. Qiang Liu,Qian Wang,Hao Liu,Chenxi Fei,Shiyan Li,Runhua Huang,Song Bai. Journal of Semiconductors. 2020(06)
[2]航天器空間輻射防護材料與防護結構[J]. 沈自才,夏彥,楊艷斌,丁義剛,趙春晴. 宇航材料工藝. 2020(02)
[3]火星探測器全任務期空間環(huán)境特征與防護要點[J]. 蔡震波,曲少杰. 航天器環(huán)境工程. 2019(06)
[4]商業(yè)航天元器件抗輻射性能保證研究[J]. 張洪偉,李鵬偉,孫毅. 航天器工程. 2019(06)
[5]載人深空探索中空間輻射防護技術的研究進展[J]. 趙磊,尚鈺軒,袁爽,何欣葉,宓東,孫野青. 科學通報. 2019(20)
[6]基于磷鈍化柵介質(zhì)的1.2kV 4H-SiC DMOSFET[J]. 劉佳佳,劉英坤,譚永亮,張力江,崔玉興. 電子學報. 2018(08)
[7]納米器件空間輻射效應機理和模擬試驗技術研究進展[J]. 陳偉,劉杰,馬曉華,郭剛,趙元富,郭曉強,羅尹虹,姚志斌,丁李利,王晨輝,陳榮梅,何寶平,趙雯,張鳳祁,馬武英,翟鵬飛,王祖軍,劉天奇,郭紅霞,劉建德,楊海亮,胡培培,叢培天,李宗臻. 科學通報. 2018(13)
[8]分子動力學模擬4H-SiC輻照下缺陷形成機理[J]. 何濤,何紅宇,周媛,朱衛(wèi)華,陳志勇,王新林. 光電技術應用. 2017(05)
[9]氫氣氣氛下橫向PNP晶體管電離損傷行為[J]. 李興冀,陳朝基,楊劍群,劉超銘,馬國亮. 太赫茲科學與電子信息學報. 2017(04)
[10]空間輻射效應地面模擬等效的關鍵基礎問題[J]. 陳偉,郭曉強,姚志斌,羅尹虹,丁李利,何寶平,王祖軍,王晨輝,王忠明,叢培天. 現(xiàn)代應用物理. 2017(02)
博士論文
[1]4H-SiC SBD與MESFET高能粒子輻照效應研究[D]. 張林.西安電子科技大學 2009
碩士論文
[1]硅基MOS器件的電離輻照效應分析[D]. 李一天.西安電子科技大學 2010
本文編號：3576304
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同摻雜濃度外延層阻抗與輻照注量關系圖[37]
哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文8圖1-2C離子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[37]EvwarayeAO等人進行了Ni/4H-SiC肖特基二極管的1MeV電子輻照實驗和Ar+輻照實驗，其中電子累積注量達到5.1×1017e/cm2。對輻照后的器件進行DLTS測試發(fā)現(xiàn)了幾種不同的缺陷能級，如圖1-3，1-4。發(fā)現(xiàn)能級為EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV電子輻射SiC生成的主導缺陷。作者發(fā)現(xiàn)不用的輻照源導致的Z1/Z2缺陷的熱穩(wěn)定性存在差異[38]。圖1-3500℃退火前后1MeV電子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[38]
哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文8圖1-2C離子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[37]EvwarayeAO等人進行了Ni/4H-SiC肖特基二極管的1MeV電子輻照實驗和Ar+輻照實驗，其中電子累積注量達到5.1×1017e/cm2。對輻照后的器件進行DLTS測試發(fā)現(xiàn)了幾種不同的缺陷能級，如圖1-3，1-4。發(fā)現(xiàn)能級為EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV電子輻射SiC生成的主導缺陷。作者發(fā)現(xiàn)不用的輻照源導致的Z1/Z2缺陷的熱穩(wěn)定性存在差異[38]。圖1-3500℃退火前后1MeV電子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[38]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Low on-resistance 1.2 kV 4H-SiC power MOSFET with Ron, sp of 3.4 mΩ·cm2[J]. Qiang Liu,Qian Wang,Hao Liu,Chenxi Fei,Shiyan Li,Runhua Huang,Song Bai. Journal of Semiconductors. 2020(06)
[2]航天器空間輻射防護材料與防護結構[J]. 沈自才,夏彥,楊艷斌,丁義剛,趙春晴. 宇航材料工藝. 2020(02)
[3]火星探測器全任務期空間環(huán)境特征與防護要點[J]. 蔡震波,曲少杰. 航天器環(huán)境工程. 2019(06)
[4]商業(yè)航天元器件抗輻射性能保證研究[J]. 張洪偉,李鵬偉,孫毅. 航天器工程. 2019(06)
[5]載人深空探索中空間輻射防護技術的研究進展[J]. 趙磊,尚鈺軒,袁爽,何欣葉,宓東,孫野青. 科學通報. 2019(20)
[6]基于磷鈍化柵介質(zhì)的1.2kV 4H-SiC DMOSFET[J]. 劉佳佳,劉英坤,譚永亮,張力江,崔玉興. 電子學報. 2018(08)
[7]納米器件空間輻射效應機理和模擬試驗技術研究進展[J]. 陳偉,劉杰,馬曉華,郭剛,趙元富,郭曉強,羅尹虹,姚志斌,丁李利,王晨輝,陳榮梅,何寶平,趙雯,張鳳祁,馬武英,翟鵬飛,王祖軍,劉天奇,郭紅霞,劉建德,楊海亮,胡培培,叢培天,李宗臻. 科學通報. 2018(13)
[8]分子動力學模擬4H-SiC輻照下缺陷形成機理[J]. 何濤,何紅宇,周媛,朱衛(wèi)華,陳志勇,王新林. 光電技術應用. 2017(05)
[9]氫氣氣氛下橫向PNP晶體管電離損傷行為[J]. 李興冀,陳朝基,楊劍群,劉超銘,馬國亮. 太赫茲科學與電子信息學報. 2017(04)
[10]空間輻射效應地面模擬等效的關鍵基礎問題[J]. 陳偉,郭曉強,姚志斌,羅尹虹,丁李利,何寶平,王祖軍,王晨輝,王忠明,叢培天. 現(xiàn)代應用物理. 2017(02)
博士論文
[1]4H-SiC SBD與MESFET高能粒子輻照效應研究[D]. 張林.西安電子科技大學 2009
碩士論文
[1]硅基MOS器件的電離輻照效應分析[D]. 李一天.西安電子科技大學 2010
本文編號：3576304
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