【国际论文】重离子辐照对Ga₂O₃金属-氧化物-半导体场效应晶体管的单粒子效应影响分析

        近日由西安电子科技大学宽带隙半导体技术国家重点学科实验室和陕西省石墨烯联合实验室等研究团队在科学期刊《Journal of Applied Physics》上发表了一篇名为Analysis of single event effects by heavy ion irradiation of Ga₂O₃ metal–oxide–semiconductor field-effect transistors（重离子辐照对Ga₂O₃金属-氧化物-半导体场效应晶体管的单粒子效应影响分析）的论文文章

内容摘要

        使用Sentaurus技术计算机辅助设计软件建立了侧向β-Ga₂O₃金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）模型。该器件的栅-漏距离为13.7μm，击穿电压为1135V。介绍了重离子辐照引起的单粒子效应模拟模型，并研究了重离子入射位置、角度、漏极偏压和线性能量转移对单粒子效应的影响。发现在漏端附近的栅角处，x=7.7μm是单粒子效应的敏感位置，瞬态电流的峰值为177mA/mm。研究了场板端子结构对β-Ga₂O₃ MOSFET单粒子效应瞬态效应的影响。还发现，在VDS=10V的情况下，传统结构、栅场板结构和栅-源复合场板结构的单粒子效应敏感位置均在x=7.7μm左右。得到的峰值瞬态电流分别为177、161和148 mA/mm。三种结构的单粒子效应脉冲电流随漏极偏压的增加而增加，而传统结构的峰值脉冲电流大于栅场板结构和栅-源复合结构的峰值脉冲电流。研究表明，场板端子结构是减少单粒子效应的可靠手段。

图1、 β-Ga₂O₃ MOSFET器件结构示意图：(a) 传统结构，(b) 栅极场板结构，和(c) 栅极源复合场板结构

图2、基于辐照的单粒子事件效应(SEE)测试电路图

图3、重离子入射深度的 LET 变化：(a) 不同的重离子，(b) 不同入射角度的 Bi 离子，(c) 不同能量的 Bi 离子

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