增强型AlGaN/GaN MIS-HEMTs器件的质子辐照效应

利用70 keV和140 keV质子辐照增强型AlGaN/GaN绝缘栅高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs),得到了最大饱和电流线密度、阈值电压及栅泄漏电流线密度等关键参数的退化规律,并与常规HEMTs器件的辐照退化行为进行了比较,并通过SRIM计算结果和C-V测试结果进一步分析了MIS-HEMTs的退化机制。结果表明,质子辐照在栅介质层和栅介质/AlGaN界面引入的辐照缺陷会导致界面态充/放电效应,使阈值电压正向漂移;辐照缺陷增加了电子穿越势垒的概率,导致栅极泄漏电流线密度增大;2维电子气(2DEG)沟道层产生的辐照缺陷俘获电子,导致2DEG密度降低,使饱和漏电流线密度降低。与常规肖特基栅器件相比,栅介质的存在使器件对质子辐照更为敏感。结合仿真计算结果可知,器件中低能质子的非电离能损区接近2DEG沟道层,是导致低能质子辐照对器件损伤更为严重的主要原因。通过变频电容分析发现,质子辐照后器件界面电荷密度增加,并引入了大量深能级缺陷。