辐照及高电场应力诱发的AlGaN/GaN HEMT 器件退化机制与模型研究

基本信息
批准号:61376076
项目类别:面上项目
资助金额:81.00
负责人:胡仕刚
学科分类:
依托单位:湖南科技大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐志军,李劲,刘云新,赵瑾,王志强,张萍,李海铭,黄莅辰,易准
关键词:
AlGaN/GaN高场退化HEMT辐照损伤
结项摘要

Benefit from the heterojunction structure, AIGaN/GaN HEMT (high electron mobility transistor)has become one of the most potential RF and microwave devices. A1GaN/GaN HEMT is usually applied under high voltage and radiation environment, so the reliability of the device becomes a quite notable question. In this project, high-electric-field stress degradation and radiation damage in A1GaN/GaN HEMT are studied systematically. Based on in-depth analysis of the affecting mechanism of the various major radiation particles in the space radiation environment on GaN-based semiconductor materials and HEMT devices, a variety of radiation sources are used to investigate the radiation effect in GaN material and HEMT ,thereby the radiation damage mechanisms of AlGaN/GaN HEMT are unveiled and radiation damage model is constructed. Based on the in-depth study of several high field degradation model , a high-field coupling effect degradation model is proposed. The degradation of the devices under DC and RF stresses is investigated, the high-field damage model is obtained. By means of simulation and experiment, radiation hardening scheme and high-field reliability improvement scheme are proposed. The project has great scientific significance and has a role in promoting the commercialization process for GaN-based microwave power devices.

得益于异质结结构,A1GaN/GaN HEMT成为当前最具发展潜力的射频、微波器件之一。A1GaN/GaN HEMT器件长时间工作在高偏置和空间辐射环境下,所以器件的可靠性问题值得关注。本项目对A1GaN/GaN HEMT高场电应力退化和辐照损伤进行深入而系统的研究。基于空间辐射环境下各种主要辐射粒子对GaN基半导体材料和HEMT器件的作用机制深入分析,采用多种辐射源系统地研究材料和器件的辐射损伤效应,得到AlGaN/GaN HEMT的主要辐射损伤机制并建立辐照损伤模型;在深入研究现有的几种高场退化模式基础上,提出一种高场退化的耦合效应模型;研究器件在直流和射频应力下的退化,得到高场损伤模型;借助仿真和实验方法,提出抗辐射加固和改善高场可靠性方案。项目的研究具有重大的科学意义,对于GaN 基微波功率器件商业化进程具有推动作用。

项目摘要

AlGaN/GaN HEMT作为GaN基微电子器件的代表,可广泛应用航天等领域。A1GaN/GaN HEMT器件长时间工作在高偏置和空间辐射环境下,所以器件的可靠性问题值得关注。项目的研究目的是通过理论、仿真和实验,系统而深入的研究GaN 基HEMT器件的辐射损伤效应和高场退化效应。基于空间辐射环境下各种主要辐射粒子对GaN基半导体材料和HEMT器件的作用机制深入分析,采用多种辐射源系统地研究材料和器件的辐射损伤效应,得到AlGaN/GaN HEMT的主要辐射损伤机制并建立辐照损伤模型;在深入研究现有的几种高场退化模式基础上,提出一种高场退化的耦合效应模型;研究器件在直流和射频应力下的退化,得到高场损伤模型;借助仿真和实验方法,提出抗辐射加固和改善高场可靠性方案。项目取得了以下主要研究成果:(1)建立适用于空间辐射环境的AlGaN/GaN HEMT器件辐照损伤模型;给出GaN材料和HEMT器件在辐照下的退化机制;提出AlGaN/GaN HEMT器件抗辐射加固方案。(2)提出高场退化的耦合效应模型,给出不同高场应力下器件退化的物理机制,建立AlGaN/GaN HEMT器件的高场损伤模型,提出AlGaN/GaN HEMT器件改善高场可靠性方案。(3)建立适用于辐照和高电场工作环境需求的AlGaN/GaN HEMT器件模型参数。项目的研究适应GaN基微波/毫米波器件和电路的发展要求,为新一代高频电子的发展提供必要的技术支持,对我国抢占新的战略制高点具有重要的战略意义。因此本项目的研究具有重大的科学意义和应用价值,对于GaN 基微波功率器件商业化进程具有推动作用,在民用经济、航空航天以及军事领域具有极其广阔应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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