發(fā)布時(shí)間：2022-01-08 09:24

　　碳化硅（SiC）作為第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料,有著優(yōu)異的物理化學(xué)性能,是發(fā)展大功率、高頻高溫以及抗強(qiáng)輻射等技術(shù)的核心。電子器件在軌服役期間,會(huì)受到空間帶電粒子輻射的影響,導(dǎo)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(yīng)具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。本文以碳化硅肖特基二極管（SBD）和場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）兩款器件作為研究對(duì)象,在系列高能電子、γ射線(xiàn)和重離子輻照實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,利用半導(dǎo)體器件性能參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試電性能的變化規(guī)律,并結(jié)合TCAD和SRIM軟件對(duì)兩款器件的輻射效應(yīng)進(jìn)行模擬,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)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(jī)理。通過(guò)對(duì)比分析4H-SiC MOSFET和SBD兩款器件在1MeV高能電子、γ射線(xiàn)和20MeV Si輻照下電性能的退化規(guī)律,分析器件的損傷機(jī)制。采用氫氣浸泡研究氫對(duì)4H-SiC MOSFET的輻射效應(yīng)的影響。在γ射線(xiàn)輻照實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)氫元素對(duì)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(chǎng)的作用,本文根據(jù)器件的電參數(shù),在器件的輻照過(guò)程中施加偏置電壓,探究器件在... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同摻雜濃度外延層阻抗與輻照注量關(guān)系圖[37]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖1-2C離子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[37]EvwarayeAO等人進(jìn)行了Ni/4H-SiC肖特基二極管的1MeV電子輻照實(shí)驗(yàn)和Ar+輻照實(shí)驗(yàn)，其中電子累積注量達(dá)到5.1×1017e/cm2。對(duì)輻照后的器件進(jìn)行DLTS測(cè)試發(fā)現(xiàn)了幾種不同的缺陷能級(jí)，如圖1-3，1-4。發(fā)現(xiàn)能級(jí)為EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV電子輻射SiC生成的主導(dǎo)缺陷。作者發(fā)現(xiàn)不用的輻照源導(dǎo)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(xué)碩士學(xué)位論文8圖1-2C離子輻照SiCSBD后的DLTS能譜圖[37]EvwarayeAO等人進(jìn)行了Ni/4H-SiC肖特基二極管的1MeV電子輻照實(shí)驗(yàn)和Ar+輻照實(shí)驗(yàn)，其中電子累積注量達(dá)到5.1×1017e/cm2。對(duì)輻照后的器件進(jìn)行DLTS測(cè)試發(fā)現(xiàn)了幾種不同的缺陷能級(jí)，如圖1-3，1-4。發(fā)現(xiàn)能級(jí)為EC-0.66eV的Z1/Z2是1MeV電子輻射SiC生成的主導(dǎo)缺陷。作者發(fā)現(xiàn)不用的輻照源導(dǎo)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(xiàn)】：
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(hù)材料與防護(hù)結(jié)構(gòu)[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(cè)器全任務(wù)期空間環(huán)境特征與防護(hù)要點(diǎn)[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(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 趙磊,尚鈺軒,袁爽,何欣葉,宓東,孫野青.  科學(xué)通報(bào). 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(xué)報(bào). 2018(08)
[7]納米器件空間輻射效應(yīng)機(jī)理和模擬試驗(yàn)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 陳偉,劉杰,馬曉華,郭剛,趙元富,郭曉強(qiáng),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(xué)通報(bào). 2018(13)
[8]分子動(dòng)力學(xué)模擬4H-SiC輻照下缺陷形成機(jī)理[J]. 何濤,何紅宇,周媛,朱衛(wèi)華,陳志勇,王新林.  光電技術(shù)應(yīng)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(guó)亮.  太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2017(04)
[10]空間輻射效應(yīng)地面模擬等效的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題[J]. 陳偉,郭曉強(qiáng),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(yīng)用物理. 2017(02)

博士論文
[1]4H-SiC SBD與MESFET高能粒子輻照效應(yīng)研究[D]. 張林.西安電子科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]硅基MOS器件的電離輻照效應(yīng)分析[D]. 李一天.西安電子科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3576304