氢对3dg110晶体管1 mev电子辐照损伤的影响

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1、硕士学位论文氢对3DG110晶体管1MeV电子辐照损伤的影响EFFECTOFHYDROGENONRADIATIONDAMAGEIN3DG110BIPOLARJUNCTIONTRANSISTORSIRRADIATEDBY1MEVELECTRONS栾晓楠哈尔滨工业大学2016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对3DG110晶体管1MeV电子辐照损伤的影响硕士研究生：栾晓楠导师：刘勇副教授申请学位：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：2016年6月授予学位单位：哈尔滨

2、工业大学ClassifiedIndex:V520.6U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTOFHYDROGENONRADIATIONDAMAGEIN3DG110BIPOLARJUNCTIONTRANSISTORSIRRADIATEDBY1MEVELECTRONSCandidate：LuanXiaonanSupervisor：Prof.LiuYongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialEng

3、ineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要双极晶体管具有优异的电流驱动能力、线性度、低噪声以及优良的匹配特性，是构成双极集成电路的基本单元，在航天器上有广泛的应用，且极易受到空间辐射环境的影响。为此本文选用3DG110双极晶体管为研究对象，基于1MeV电子辐照，采用电性能测试、深能级缺陷分析(D

4、LTS)及等温退火三种方法，开展了氢气环境下双极晶体管辐射效应及损伤机理的研究，揭示了氢对3DG110双极晶体管1MeV电子辐照损伤的影响。辐照试验结果表明，随着1MeV电子辐照注量的增加，双极晶体管的电流增益逐渐退化。其中，基极电流随辐照注量逐渐增加而增加，而集电极电流随辐照注量增加而减小。基于辐照后的DLTS测试结果表明，1MeV电子辐照会在3DG110晶体管内同时产生电离损伤缺陷和位移损伤缺陷，且与电离损伤缺陷相比，位移损伤缺陷的浓度较小。对比分析氢气处理前后晶体管的电性能和辐射损伤缺陷信号可知，氢气处理会导致晶体管内产生更多的电离辐射损伤缺陷，而对位

5、移辐射损伤缺陷的影响不大，从而加剧了辐照过程中晶体管内氧化物俘获正电荷及界面态陷阱的形成，导致晶体管辐照损伤更加严重。因此，氢气处理过的晶体管在电子辐照条件下辐照损伤均较大。等温退火研究发现，随着退火温度的增加，双极晶体管辐射损伤的退火速度明显加快。但是，与氢气处理后的晶体管相比，未进行氢气处理的晶体管在110℃和150℃的退火速率相差不大。通过DLTS测试结果可知，在相同退火温度下，随退火时间的增加，氧化物电荷缺陷信号的峰值逐渐下降，所对应的温度坐标逐渐减小；界面态缺陷信号的峰值逐渐增加，所对应的温度坐标逐渐增大。位移缺陷信号的峰值和温度均不发生变化。对比

6、辐照前有无氢气处理的晶体管退火结果可知，辐照前经氢气处理的晶体管中的电离缺陷及电性能的退火速率均较快。与真空退火相比，110℃下氢气气氛抑制了晶体管氧化物电荷及界面态陷阱的退火，而150℃下氢气气氛则促进了晶体管电离缺陷的退火。关键词：双极晶体管；电子辐照；氢气；退火效应-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractBipolarjunctiontransistorhasexcellentcurrentdrivecapability,linearity,lownoiseandexcellentmatchingcharacteristics,itisth

7、ebasicunitofbipolarintegratedcircuitonthespacecraftandhighlysusceptibletotheeffectsofspaceradiationenvironment.3DG110bipolarjunctiontransistorscausedby1MeVelectronsisexaminedbyelectricalperformancetesting,deepleveldefectanalysis(DLTS)andisothermalannealing,inordertostudytheeffectof

8、hydrogenonradiationdamagea