III族氮化物半导体材料与器件的辐照损伤的同步辐射X射线研究

基本信息
批准号:11275228
项目类别:面上项目
资助金额:98.00
负责人:王焕华
学科分类:
依托单位:中国科学院高能物理研究所
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈雨,苑梦尧,张杰,原宏宇,易栖如,魏鸿源,董向芸,王建霞,金东东
关键词:
同步辐射氮化物半导体缺陷X射线漫散射辐照损伤
结项摘要

In early 2012, Russia's Mars explorer suffered failure because of a computer malfunction caused by the impact of cosmic rays. During Fukushima nuclear crisis in Japan in 2011, intelligent robots failed to be sent into the nuclear power plant to handle the leakage due to the high-dose irradiation damage to the electronics. These sorts of events indicate the crucial role played by the anti-irradiation capability of semiconductor materials and devices on their dependability and effective lifetime. So far most studies have been carried out following a research route from irradiation experiment to performance measurment,and the studies from the standpoint of observing (point) defect structure are rare. In order to master irradiation effects on III-nitride semiconductor materials and devices, we propose to investigate the generation, structure and evolvement rules of defects under different irradiation conditions using synchrotron radiation x-rays methods mainly based on diffuse x-ray scattering and x-ray absorption fine structure spectroscopy, and to measure the corresponding optic and electric properties. This study is expected to reveal the irradiation parameters - - defect structure - - photoelectric properties relation. It would provide new clues for the defect theory development of wide-bandgap compound semiconductors. It will play an important role in understanding and evaluating the irradiation damage to III-nitride semiconductor materials and devices as well as in enhancing their dependability. This research will provide fundamental reference for the design of related photoelectronic devices and their irradiation protection used in our nation's space tasks.

2012年初俄罗斯的火星探测器因宇宙线辐射导致计算机系统失灵而失败,2011年日本福岛核电站事故因为辐射损伤而未能使用机器人来检查清理,这类事件表明,半导体材料和器件的抗辐照损伤能力对其在辐照环境中应用的可靠性和有效寿命至关重要。迄今相关研究主要是循着辐照试验-性能测试的研究路线来开展,而从直接观测(点)缺陷结构的角度来研究辐照损伤效应的工作很少见。为了从缺陷结构方面弄清III族氮化物半导体材料和器件的辐照效应,我们拟采用以同步辐射X射线漫散射为核心的X射线方法研究它们在不同辐照条件下点缺陷的产生、结构及其变化规律,测量出对应的宏观性能,找出辐照参数-缺陷结构-光电性能之间的对应关系。该研究将为宽禁带化合物半导体的缺陷理论发展提供新的实验线索,对理解和评估III族氮化物材料与器件的辐照损伤、提高其可靠性有重要的作用,也将为我国的空间用相关光电子器件及其辐射防护的设计提供基础依据。

项目摘要

在本面上基金的支持下,我们开展了III-族氮化物半导体材料GaN-AlN-InN体系与HEMT器件的辐照损伤研究,并把高能离子注入的GaN和ZnO单晶样品进行了研究对比。我们首先采用高能As离子注入技术制备了GaN和ZnO辐照样品,随后在北京同步辐射装置上采用黄昆漫散射(HDS)方法测量点缺陷的结构及其在退货前后的变化,我们也尝试采用扫描微区衍射成像技术对缺陷进行成像研究,为此我们编写了其数据的图像重建软件,但该实验手段因分辨率很低而没有提供有用的缺陷结构信息;我们继续在北京同步辐射装置上采用了同步辐射X射线黄昆漫散射、衍射(XRD)和反射(XRR)测量了高能As离子辐照的GaN和ZnO单晶样品,获得了样品中点缺陷的尺寸、分布对称性和退火后的迁移和聚集情况以及相应的电输运性质和形貌的变化研究,分析出注入后p型电导的来源;对HEMT(GaN-AlGaN-AlN-uGaN-Fe-doped GaN-AlN缓冲层/Al2O3衬底)进行了辐照前的X射线和霍尔效应研究。在研究中,为了解决漫散射信号弱、同步机时少这两个困难,我们在该研究需求的推动下在BSRF-1W1A漫散射实验站上建成了Spec-EPICS-Pilatus-Autofilter联用系统,通过发展该二维面探测及其全自动保护系统大大提高了晶体倒易空间绘制的效率;为了增加探测点缺陷在晶格中位置的印证手段,我们又发展了X射线驻波(XSW)方法,先后完成了多层膜样品和单晶样品的测试实验,这两种技术刚刚完成,将极大的提高我们的和用户的实验效率。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

DOI:10.1016/j.scib.2017.12.016
发表时间:2018
2

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
3

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

面向工件表面缺陷的无监督域适应方法

面向工件表面缺陷的无监督域适应方法

DOI:
发表时间:2021

王焕华的其他基金

批准号:U1532104
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:联合基金项目
批准号:10979057
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:联合基金项目
批准号:41503107
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

半导体材料中掺杂元素的同步辐射X射线微区分析的研究

批准号:59072110
批准年份:1990
负责人:刘亚雯
学科分类:E0207
资助金额:4.30
项目类别:面上项目
2

III族氮化物半导体微谐振腔中自发辐射特性研究

批准号:11474235
批准年份:2014
负责人:张保平
学科分类:A2002
资助金额:105.00
项目类别:面上项目
3

同步辐射X射线散射对高温辐照聚合物原位拉伸的实时研究

批准号:11305249
批准年份:2013
负责人:田丰
学科分类:A30
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
4

InP材料的同步X光吸收和辐照电离损伤

批准号:19575066
批准年份:1995
负责人:靳涛
学科分类:A3001
资助金额:11.00
项目类别:面上项目