氢气和电场对栅控双极晶体管3MeV质子辐照损伤影响机制.pdf

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1、硕士学位论文(工程硕士)氢气和电场对栅控双极晶体管3MeV质子辐照损伤影响机制INFLUENCEOFHYDROGENANDELECTRICFIELDON3MeVPROTONIRRADIATIONDAMAGEOFGATE-CONTROLLEDBIPOLARTRANSISTORS花正勇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V520.6学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文氢气和电场对栅控双极晶体管3MeV质子辐照损伤影响机制硕士研究生：花正勇导师：刘超铭申请学位

2、：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V520.6U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINFLUENCEOFHYDROGENANDELECTRICFIELDON3MeVPROTONIRRADIATIONDAMAGEOFGATE-CONTROLLEDBIPOLARTRANSISTORSCandidate：HuaZhengyongSu

3、pervisor：AssociateProf.LiuChaomingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文以栅控横向双

4、极晶体管(GLPNP)为研究对象，基于3MeV质子辐照，通过不同注量点的原位电性能测试(Gummel、GS等)以及缺陷测试分析(DLTS)，阐明了不同条件下性能变化规律，系统地研究了不同氢气浸泡条件、不同栅极电压条件以及不同发射结偏压条件下辐照损伤影响机制。试验结果表明，3MeV质子辐照过程中，加氢条件以及改变电场条件均不会影响GLPNP晶体管整体变化规律，随着注量的逐渐增加，基极电流不断增加，集电极电流保持不变，电流增益显著降低，理想因子趋近于n=2。而基极电流的增加和电流增益的退化是由电离效应

5、和位移效应共同导致的。相同辐照注量下，氢气浸泡后GLPNP晶体管规律基本与未经氢气浸泡的晶体管保持一致。浸泡氢气后加剧了电离效应中界面态的累积，增加了表面复合速率，而对氧化物电荷基本没有影响。同时少子寿命没有发生显著变化，说明对辐照位移缺陷而言，氢气同样没有加剧作用。因此，氢气浸泡后GLPNP晶体管电性能的改变主要是由于氢气的存在影响了质子辐照所导致的电离效应。不同栅极电压会影响辐照过程中GLPNP晶体管的辐照效应。相比于零栅压，正栅压主要加速氧化物电荷的累积，对界面态没有加剧作用；负栅压主要影响

6、界面态的累积。同时，不同栅压不会显著影响少子寿命，说明栅压对位移缺陷基本没有影响。所以GLPNP晶体管电性能的变化主要是由于界面态导致的，而氧化物电荷对电性能的影响很小，同时电性能与质子辐照导致的位移缺陷没有直接联系。不同发射结电压会影响辐照过程中GLPNP晶体管的辐照效应。在正发射结偏压下，氧化物电荷数量减少；当发射结反偏时，界面态浓度增大。并且无论发射结电压处于何种工作条件偏置，对少子寿命无太大影响，并在空间电荷区产生复合效应。说明不同发射结偏置主要影响的是3MeV质子辐照电离损伤所引起的界面

7、态，而对位移效应无太大影响。因此，电性能的变化主要是由于界面态引起的。关键词：GLPNP双极晶体管；氢气；电场；电离效应；位移效应-I-AbstractAbstractInthispaper,thegatedlateralbipolartransistor(GLPNP)isstudied.Basedonthe3MeVprotonirradiation,in-situelectricalperformancetests(Gummel,GS,etc.)anddefecttestanalysis(DLT

8、S)atdifferentfluencepointsareusedtoclarifythedifferences.Undertheconditionsofperformancechanges,theeffectsofdifferenthydrogensoakingconditions,differentgatevoltageconditionsandjunctionbiasconditionsaresystematicallystudied.Theexperimentalresul