砷化镓基半导体材料抗辐照噪声表征参量研究

【摘要】： 砷化镓作为第二代半导体材料的代表,在高能对撞物理实验、航天科技和核放射性废料检测等辐照环境下有着重要的应用。为此,对砷化镓材料的辐照效应及其抗辐照能力进行研究是很有意义的。但目前我国还未见有一种简单、快速且完全非破坏性的技术来对其抗辐射能力进行评估。低频噪声在表征硅器件的辐照损伤时取得了极大的成功,而且它的技术特点也符合对砷化镓材料辐照损伤进行表征的技术要求。 本文采用传统的电学参数测量技术和低频噪声技术,对砷化镓材料的低剂量伽玛辐照效应进行了研究。通过传统电学参数和低频噪声表征参量的对比,结果发现辐照后噪声表征参量的退化比电学参数的退化高了一个数量级。这说明了在表征砷化镓材料抗辐照能力方面,低频噪声参量比传统电学参数更加的灵敏。本论文的主要工作和结论有: (1)详细研究了砷化镓材料辐照损伤的微观机制,提出了低剂量伽玛辐照对砷化镓材料的影响主要是使其中的缺陷带电状态发生改变的观点。 (2)分析了传统电学参量和低频噪声参量对辐照的响应过程,解释了它们的表征原理。 (3)分别建立了砷化镓材料辐照损伤的电学模型和噪声表征模型,提取了相应的表征参量,分析了其表征机制。 (4)设计并完成了PHEMT的辐照实验,测量了其辐照前后的电学参数和低频噪声,发现噪声表征参量对辐照的响应比传统电学表征参数敏感。 (5)对比理论模型和实验结果,验证了模型的正确性。