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摘要
为研究磷化铟高电子迁移率晶体管(InP HEMT)外延结构材料的抗电子辐照加固设计， 本文采用气态源分子束外延法制备了系列InP HEMT外延结构材料，针对不同外延结构材料开展了1.5 MeV电子束辐照试验， 辐照注量为2×10~(15)cm~(-2)，并测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气（2DEG）辐照前后的电学特性， 获得了辐照前后不同外延结构InP HEMT材料二维电子气归一化浓度和电子迁移率随外延参数的变化规律，分析了InP HEMT二维电子气辐射损伤与外延结构参数（如Si-δ掺杂浓度、InGaAs 沟道厚度和沟道In组分以及隔离层厚度等结构参数）依赖的关系。结果表明: Si-δ掺杂浓度越大，隔离层厚度较薄，InGaAs 沟道厚度较大，沟道In组分低的InP HEMT外延结构二维电子气辐射损伤相对较低，具有更强的抗电子辐照能力。经分析原因如下: 1）电子束与材料晶格发生能量传递， 破坏晶格完整性，且在沟道异质界面引入辐射诱导缺陷， 增加复合中心密度，散射增强导致二维电子气迁移率和浓度降低. 2) 高浓度Si-δ掺杂和薄隔离层有利于提高量子阱二维电子气浓度，降低二维电子气受辐射损伤的影响. 3）高In组分应变沟道有利于提高二维电子气迁移率，但辐照后更容易应变弛豫产生位错缺陷，导致二维电子气迁移率显著下降。
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单位中国科学院; 中国科学院新疆理化技术研究所; 中国科学院上海微系统与信息技术研究所; 信息功能材料国家重点实验室; 湖北文理学院; 电子工程学院
