肖特基二极管抗辐照能力表征技术研究

论文摘要

为了满足航天电子系统对SBD抗辐照能力进行评估的要求,本论文课题通过理论研究和60Coγ射线辐照实验数据分析,研究了器件辐照损伤效应及其抗辐照能力的表征方法。文中设计了SBD器件60Coγ射线辐照实验,测试器件电特性和1/f噪声特性,详细分析器件损伤微观机制,深入研究辐照损伤对SBD器件正反向I-V特性和1/f噪声的影响,并确定反向漏电流、击穿电压和1/f噪声功率谱强度拟合参数B为器件抗辐照能力表征参量。研究结果表明,辐照主要产生电离效应,在器件表面的钝化层中引人界面态,使器件性能退化,反向击穿电压减小、漏电流变大、1/f噪声参数B急剧增加;但是没有明显引起正向特性变化。辐照诱生新的界面态,改变界面态密度分布,进而调制了肖特基势垒高度,增大表面复合速度,是引起器件性能退化主要原因,也是1/f噪声剧烈增加的主要原因。基于SBD辐照损伤机理及1/f噪声的总剂量效应、产生机制及1/f噪声的迁移率涨落和载流子数涨落模型的研究,建立SBD器件1/f噪声抗辐照能力表征模型。提出基于1/f噪声的SBD器件抗辐照能力表征技术,并依据SBD器件抗辐照能力表征参量及国军标,实现器件无损筛选。依据实验结果验证,参数B越大,偏离标准值越多,器件可靠性越差,抗辐照能力越低,在辐照环境下工作越容易失效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.2.1 SBD 抗辐照能力表征研究概况
• 1.2.2 1/f 噪声表征意义
• 1.2.3 抗辐照能力表征需解决的关键问题和技术
• 1.3 论文主要工作和结构
• 第二章 SBD 辐照损伤机理分析
• 2.1 空间辐照环境及其影响
• 2.1.1 空间辐照环境
• 2.1.2 SBD 辐照损伤效应
• 2.1.3 界面态的影响
• 2.1.4 辐照损伤及缺陷退火
• 2.2 SBD 辐照失效模式
• 2.2.1 SBD 基本工作原理
• 2.2.2 SBD 器辐照失效模式
• 2.3 1/f 噪声表征基础
• 第三章 SBD 抗辐照能力表征参量研究
• 3.1 SBD 的辐照实验
• 3.1.1 辐照实验样品
• 3.1.2 SBD 辐照实验设计
• 3.1.3 SBD 的辐照实验测试原理
• 3.2 辐照对器件电学性能的影响
• 3.2.1 SBD 的电学特性
• 3.2.2 SBD 辐照实验结果
• 3.2.3 SBD 电学特性退化分析
• 3.3 辐照对SBD 1/f 噪声的影响
• 3.3.1 SBD 中1/f 噪声产生机制
• 3.3.2 SBD 辐照实验结果
• 3.3.3 SBD 1/f 噪声特性退化分析
• 3.4 SBD 抗辐照能力表征参量的确定
• 3.4.1 SBD 抗辐照能力的电学表征参量
• 3.4.2 SBD 抗辐照能力的噪声表征参量
• 3.4.3 SBD 抗辐照能力表征参量优选
• 3.5 小结
• 第四章 SBD 抗辐照能力表征模型及方法
• 4.1 SBD 抗辐照能力1/f 噪声表征模型
• 4.2 SBD 抗辐照能力表征方法
• 4.2.1 SBD 抗辐照能力的辐照-退火表征方法
• 4.2.2 SBD 抗辐照能力的1/f 噪声表征方法
• 4.2.3 SBD 抗辐照能力的无损表征方法
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文成果
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间研究成果