[发明专利]一种识别AlGaN/GaN-HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域的方法

说明书

本发明提供一种识别AlGaN/GaN‑HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域的方法，包括：测试AlGaN/GaN‑HEMTs的电化学性能，确定器件的开态、半开态和关态的栅极电压范围；在不同栅极电压下对AlGaN/GaN‑HEMTs进行深能级缺陷测试；分析不同栅极电压条件下AlGaN/GaN‑HEMTs中电活性辐射缺陷的分布区域。本发明提供的识别AlGaN/GaN‑HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域的方法既能够确定缺陷浓度，还能够确定缺陷的位置，且步骤简单，易于操作，对材料和器件空间环境效应具有重大的意义。

技术领域

本发明涉及空间环境效应技术领域，具体而言，涉及一种识别AlGaN/GaN-HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域的方法。

背景技术

航天器在轨服役过程中，会受到各种空间环境的影响，其中，以空间带电粒子辐射环境影响最为突出。空间带电粒子可以穿过航天器外部防护结构，对舱内电子系统中的元器件产生电离辐射效应、位移辐射效应、单粒子效应等。这些辐射效应会引起元器件性能退化或失效，甚至可能会导致航天器发生灾难性的事故。而AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管(AlGaN/GaN-HEMTs)具有比传统硅基器件更高的电子迁移率、击穿电场和使用温度，在航天器上可以替代传统的硅基场效应晶体管和砷化镓高电子迁移率晶体管，促进了深空探测和全电推进等航天技术的发展。

AlGaN/GaN-HEMTs有较强的抗电离辐射损伤能量，而对位移损伤比较敏感。位移损伤会在器件中产生各种缺陷状态，其中的电活性缺陷会导致器件阈值电压漂移，器件饱和漏电下降等问题。因此对由辐射损伤导致的电活性缺陷进行探测和标准是辐射损伤机制分析和抗辐射加固的基础。但由于AlGaN/GaN-HEMTs的工作机制和异质结各层物理性质不同，因此并非所有的缺陷都是电活性缺陷。而电活性缺陷是器件电学性能退化的根本原因，也是器件加固重点考虑的区域。因此，研究AlGaN/GaN-HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域具有很重要的意义。

目前对AlGaN/GaN-HEMTs缺陷的表征主要基于电学性能的测量。通过辐射损伤建模和电学性能检测反向倒推缺陷的浓度，但是这种方法只能确定缺陷的浓度而不能确定缺陷的位置。

发明内容

本发明解决的问题是如何提供一种识别AlGaN/GaN-HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域的方法。

为解决上述问题中的至少一个方面，本发明提供一种识别AlGaN/GaN-HEMTs中电活性辐射缺陷分布区域的方法，包括以下步骤：

步骤S1、测试AlGaN/GaN-HEMTs的电化学性能，确定器件的开态、半开态和关态的栅极电压范围；

步骤S2、采用深能级瞬态谱技术，在不同栅极电压下对AlGaN/GaN-HEMTs进行深能级缺陷测试，其中，所述栅极电压能够覆盖开态、半开态和关态；

步骤S3、分析不同栅极电压条件下AlGaN/GaN-HEMTs中电活性辐射缺陷的分布区域。

优选地，所述步骤S1中，采用半导体测试仪测试AlGaN/GaN-HEMTs的电化学性能，测试过程中AlGaN/GaN-HEMTs的漏极接正电压，所述栅极电压从低电压扫描至高电压。

优选地，所述漏极的电压为0.1V。

优选地，所述栅极电压从-4V扫描至0V。

优选地，所述步骤S2中，深能级瞬态测试过程中，漏极电压设置为10V的脉冲电压，且脉冲时间为0.001s，源极接地。

优选地，深能级瞬态的速率窗口设置为5s，测试温度为15～400K。

优选地，所述栅极电压分别设置为-1.4V，-1.8V，-1.9V，-1.95V，-2.0V，-2.05V和-2.1V。