强激光与粒子束

作者：邱一武, 董磊, 殷亚楠, 周昕杰,

关键词：增强型GaN HEMT器件, 质子辐照, 电学特性, 低频噪声, SRIM仿真,

针对增强型共源共栅（Cascode）结构GaN HEMT器件，利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×1012～1×1014 cm−2的辐照实验，研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现，注量为2×1012 cm−2的5 MeV质子辐照后，器件阈值电压明显减小，跨导峰位负漂且峰值跨导减小，饱和漏极电流显著增加，栅泄露电流无明显变化，当辐照注量达到1×1013 cm−2后，电学性能退化受到抑制并趋于饱和。分析认为Cascode结构GaN HEMT器件内部级联硅基MOS管的存在是导致辐照后阈值电压负漂和漏极电流增大的内在原因。结合低频噪声测试分析，发现质子辐照注量越高，器件噪声功率谱密度越大，表明辐照引入的缺陷就越多，辐照损伤越严重。与60 MeV和300 MeV质子辐照结果相比，5 MeV质子辐照后器件电学特性退化最为严重。利用SRIM仿真得到GaN材料受到质子辐照后产生的空位情况，结果显示质子入射能量越低，产生的空位数量越多（镓空位VGa占主导），器件电学特性退化就越显著。

来源：2025年第2期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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