SiC SBD和MESFET的抗辐照特性研究

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本论文对Ni/4H-SiC SBD和MESFET的辐照效应进行了分析。重点研究了辐照引入的陷阱对这两种器件的影响。通过SBD的仿真,发现材料中的陷阱会导致正、反向电流的减小。从MESFET的仿真中可以看出,由于沟道掺杂浓度较大,器件可以承受更多的辐照引入的陷阱。制备了Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管(SBDs)和欧姆接触TLM测试图形,并进行了高能电子辐照实验。电子能量为1MeV,最高剂量为3.43×1014e/cm2。辐照后器件在2v下的正向电流下降幅度约50%;在-200V下的反向电流上升幅度小于30%。辐照后,0V偏压的器件的势垒高度(φB)从1.20eV增加为1.21eV,-30V偏压下的势垒高度从1.25eV下降为1.19eV。通过对常温下退火效应的观察,φB的退化是由肖特基界面态的变化造成的。串联电阻(Rs)和反向电流随着辐照剂量的增加而增加,这是由于电子在SiC材料中引入辐照缺陷造成的。Ni/SiC欧姆接触的比接触电阻(ρc)辐照后从5.11×10-5Ωcm2上升为2.97×10-4Ωcm2。本文对制备的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)进行了γ射线辐照实验,并在辐照过程中对器件分别加0V和-30V偏压。经过1Mrad(Si)总剂量的γ射线辐照后,不同辐照偏压下的Ni/4H-SiC肖特基接触的势垒高度和理想因子都没有退化,SiC外延层中的少子寿命也没有退化。辐照后器件的反向电流下降,这是由于器件表面的负界面电荷增加引起的。本文的研究结果表明辐照偏压对Ni/4H-SiC SBD的辐照退化效应没有明显的影响。通过实验以及仿真数据可以发现,Ni/4H-SiC SBD在经过3.43×1014e/cm-2剂量的电子辐照后,肖特基势垒高度有少许变化,常温退火一周即回到原值。最主要的变化是陷阱效应导致的串联电阻增加,这种辐照效应在常温下退火一周后仍不能完全恢复。而1Mrad(Si)总剂量的γ射线辐照对Ni/4H-SiC SBD影响很小。这些实验数据说明我们的Ni/4H-SiC SBD具有良好的抗辐照特性。
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