60Co γ 射線對增強型GaN HEMT 直流特性的影響

邱一武，吳偉林，顏元凱，周昕杰，黃 偉

（1.中科芯集成電路有限公司，江蘇無錫 214072；2.復旦大學微電子學院，上海 200443）

1 引言

氮化鎵（GaN）是目前第三代半導體的主要代表材料之一，其擁有較寬的禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高電子飽和漂移速度以及高工作溫度等優點，成為了當前電力電子系統備受矚目的半導體材料代表[1-3]。其中，通過AlGaN/GaN 異質結結構制備的氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）器件，擁有極低的導通電阻且工作頻率高，使得電源轉化效率和功率密度大大提升。因此，在電源轉換領域GaN HEMT 器件綜合性能優勢較為突出，在宇航、核能等極端環境下，GaN HEMT 器件同樣具有極大的優勢和很好的應用前景。

然而，在宇航、核能等復雜環境中存在大量的高能帶電粒子，這些帶電粒子通過和GaN HEMT 器件發生作用，導致一系列典型的空間輻射效應發生，比如總劑量效應（TID）和單粒子效應（SEE）等[4-6]。大量高能帶電粒子入射到器件有源區會產生一些缺陷，使得器件電學特性退化甚至無法正常工作，嚴重影響器件的宇航應用可行性。在輻射效應方面，國內外諸多研究[7-9]表明GaN HEMT 器件的抗輻射性能突出，但GaN 材料特性受工藝環節影響較為明顯，使得器件的抗輻照性能差異明顯，導致GaN HEMT 器件難以凸顯GaN 材料的性能優勢。

異質結結構形成的GaN HEMT 器件通常是天然的耗盡型器件。在功率開關領域，耗盡型器件不利于電路安全、電路優化和節約成本，且耗盡型器件制備的開關難以在電路中集成，所以增強型GaN HEMT 器件變得尤為重要?！?br>