【国际论文】β-Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管在高剂量伽马辐射下的抗辐射能力

        由美国马萨诸塞大学洛厄尔分校的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为 Radiation resilience of β-Ga₂O₃ Schottky barrier diodes under high dose gamma radiation（β-Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管在高剂量伽马辐射下的抗辐射能力）的文章。

摘要

        对 β-Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管 (SBD) 的电特性进行了系统研究，以了解其在高达 5 Mrad (Si) 的高剂量 ⁶⁰Co 伽马辐射下的表现。初始暴露于 1 Mrad 辐射后，与辐射前条件相比，导通电流显着减小，导通电阻增加，这可能是由于辐射诱导的深能级受体陷阱的产生。然而，在暴露于 3 和 5 Mrad 的更高伽马辐射剂量后，器件性能部分恢复，这归因于辐射退火效应。电容-电压 (C-V) 测量表明，5 Mrad 辐照后，β-Ga₂O₃ 漂移层的净载流子浓度从约 3.20 × 10¹⁶ cm⁻³ 降低到约 3.05 × 10¹⁶ cm⁻³。温度依赖性 I-V 特性表明，5 Mrad 辐照导致在 25 至 250 °C 的所有研究温度范围内正向和反向电流都减小，同时导通电阻、理想因子和肖特基势垒高度略有增加。此外，观察到反向击穿电压略有增加。总体而言，β-Ga₂O₃ SBD 表现出对伽马辐射的高耐受性，辐射诱导的自恢复减轻了性能下降，突显了其在极端环境中辐射硬化电子应用的潜力。

图 1. (a) β-Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管的横截面示意图；(b)-(f) 不同面积的二极管在累积伽马辐射剂量为 1、3 和 5 Mrad（Si）后的 J-V 特性和比导通电阻。

图 2. (a) 不同伽马辐射累积剂量下的电容-电压（C-V）特性，(b) 用于确定内置电位（V_bi）的 1/C²–V 图，以及 (c) 根据 C-V 曲线得出的净载流子浓度随深度变化的曲线。

DOI：

doi.org/10.1063/5.0233995