【APL】Synergistic effect of electrical bias and proton irradiation on the electrical performance of β-Ga2O3 p–n diode
本研究探讨了电偏压和质子辐照对β-Ga2O3 p-n二极管电气性能的协同影响。研究主要关注了这些影响对器件缺陷的作用，并通过实验研究了反向偏压应力和3 MeV质子辐照对β-Ga2O3 p-n二极管的退化机制。
研究目的：
研究旨在理解在电偏压和质子辐照共同作用下，β-Ga2O3 p-n二极管电气性能退化的机理，并提出相应的假设来解释观察到的现象。这对于提高β-Ga2O3基器件的性能和可靠性具有重要意义，尤其是在航空航天电子系统等领域的应用。
研究方法：
- 使用电流-电压(I–V)测量来评估偏压应力和质子辐照对器件电气性能的影响。
- 利用电容-电压(C–V)和深能级瞬态谱(DLTS)技术来表征在偏压应力和质子辐照过程中陷阱的变化。
- 通过SRIM-2008模拟软件来分析质子辐照在Ga2O3中产生的反冲核的统计数据和非电离能量损失(NIEL)。
研究结果及机理解释：
- 研究发现，随着质子辐照流量的增加，正向电流密度(JF)显著降低。
- DLTS结果显示，辐照后在β-Ga2O3漂移层内引入了EC-0.75 eV能级的受主陷阱，这可能是导致器件退化的关键因素。
- 电场的存在增加了载流子的移除率，从而增加了陷阱浓度。
- 提出了一个假设，即在电场作用下，质子辐照期间的反冲核能量增加，从而加剧了Ga空位(VGa)相关缺陷的产生，导致器件退化更加严重。
研究结果及意义：
- 本研究结果表明，电偏压和质子辐照的协同作用显著降低了β-Ga2O3 p-n二极管的正向电流密度，并且这种退化与EC-0.75 eV能级的受主陷阱浓度的增加有关。
- 研究结果对于理解和改善β-Ga2O3基器件在高能粒子辐射环境下的性能具有重要意义，特别是在航空航天和高压电力传输等高辐射环境中的应用。
- 通过深入了解器件在辐照和电场耦合作用下的退化机制，可以为设计更可靠的β-Ga2O3基器件提供指导，从而在严苛的工作条件下保持其性能和寿命。