一种分析重离子造成GaN HEMT器件潜径迹损伤的方法技术

本发明专利技术公开了一种分析重离子造成GaN HEMT器件潜径迹损伤的方法，利用SRIM计算重离子在GaN材料中的能量损失参数并获得其造成的潜径迹图，可以准确、快速、便捷的实现分析重离子造成GaN HEMT器件潜径迹损伤的效果，从而为降低空间中高能重离子辐照对GaN HEMT器件的影响提供研究基础。

A Method for Analyzing the Latent Track Damage of GaN HEMT Devices Caused by Heavy Ions

【技术实现步骤摘要】
一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法
本专利技术涉及到半导体器件重离子辐照的数值分析方法，属于半导体器件抗辐射加固领域，更具体的说是一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法。
技术介绍
宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)以其良好的物理、化学和电学性能成为继硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后迅速发展起来的第三代半导体，尤其制备得到的AlGaN/GaNHEMT器件在高频、大功率、高温和高压应用方面具有超强的优势，且由于GaN材料出色的抗辐照特性，所以GaNHEMT器件在卫星、太空探测、核反应堆等辐射环境中有很大的应用前景。但是，GaNHEMT器件的空间应用面临着来自空间中高能重离子的辐照影响，尽管空间重离子通量较低(约只有1％)，但由于高能重离子具有极强的能量损失特征，其可能造成的单粒子损伤不可忽略；同时，由于GaNHEMT器件为高压器件，所以造成重离子损伤更严重。重离子在材料中主要的能量损失方式是核能损和电子能损。电子能损通过与靶材料中原子核外电子的非弹性碰撞和激发损失能量，快重离子的电子能损起主导作用，其会激发形成沿离子入射方向上的二次电子径迹；核能损通过与原子核相互作用发生，核能损在离子射程末端核阻止区起主导作用。为了降低空间中高能重离子辐照对GaNHEMT器件的影响，需要对重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤进行分析，因此，提供一种重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的分析方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，利用SRIM计算重离子在GaN材料中的能量损失参数并获得其造成的潜径迹图，可以准确、快速、便捷的实现分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的效果，从而为降低空间中高能重离子辐照对GaNHEMT器件的影响提供研究基础。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，其特征在于，利用SRIM软件对重离子入射GaNHEMT器件的潜径迹进行仿真模拟，并计算出重离子在GaNHEMT器件中的能量损失参数。上述优选技术方案的有益效果是：本专利技术公开的一种分析分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，利用SRIM软件进行模拟计算，无需实际开展重离子辐射实验，节约时间和成本。SRIM是模拟计算离子在靶材中能量损失和分布的程序组，采用MonteCarlo方法，利用计算机模拟跟踪入射粒子的运动。粒子的位置、能量损失以及次级粒子的各种参数都在整个跟踪过程中存储下来，最后得到各种所需物理量的期望值和相应的统计误差。SRIM软件可以选择特定的入射离子及靶材种类，并可设置合适的加速电压；可以计算不同粒子、以不同的能量、从不同的位置、以不同的角度入射到靶中的情况。所以，模拟计算的结果准确度高、真实可信。优选的，具体包括如下步骤：(1)利用SRIM软件建立GaNHEMT器件模型；(2)利用SRIM软件分别对入射粒子、入射粒子的入射方式以及入射粒子与GaNHEMT器件相互作用的物理过程进行定义；(3)接着利用SRIM软件设定入射粒子的种类、能量和方向，然后进行仿真计算，可得到入射粒子在器件内产生的潜径迹以及电离能量损失参数。上述优选技术方案的有益效果是：本专利技术通过SRIM对GaNHEMT器件结构进行构建，选择合适的物理模型等参数，从而可以通过模拟的方法来获取GaNHEMT器件在重离子辐射下的潜径迹情况，可以代替实际的重离子试验和分析过程，大大的节省人力、物力和时间。优选的，所述步骤(1)中具体为：对GaNHEMT器件进行纵向剖切，获得各层材料以及其对应厚度，然后将获得的数据输入SRIM软件，利用SRIM软件建立GaNHEMT器件几何模型。上述优选技术方案的有益效果是：先对GaNHEMT器件纵向切割，可以了解各层材料及其对应厚度，并且可以观察其辐照引起的潜径迹；获得各层材料以及其对应厚度，根据测量得到的数据再利用SRIM软件构建GaNHEMT器件的而为尺寸模型，从而可以利用SRIM在器件各层中观测到发生的位移效应以及其形成的潜径迹，得到具体的能量损失参数。优选的，所述步骤(2)中定义入射粒子以垂直的方式入射到GaNHEMT器件中。上述优选技术方案的有益效果是：本专利技术定义入射粒子垂直入射(束流方向垂直于样品表面，使粒子在样品中射程长，从而获得更加准确的模拟实验结果。优选的，所述步骤(3)仿真计算具体为利用SRIM软件，采用MonteCarlo方法进行计算机模拟跟踪入射粒子的运动，获得并存储在跟踪入射粒子的运动过程中粒子的位置、能量损失以及次级粒子的参数，最后得到入射粒子在器件内产生的潜径迹以及电离能量损失参数。优选的，所述步骤(3)中设定不同的入射粒子的种类、能量和方向。上述优选技术方案的有益效果是：本专利技术通过设定不同的入射粒子参数，可以获得不同的入射粒子的电离能损图、声子能损图以及随入射深度空穴密度，重复性强。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，具有如下有益效果：(1)、本专利技术中提出通过SRIM来构建GaNHEMT器件的二维尺寸模型，通过所定义的入射粒子，可以利用SRIM在器件各层中观测到发生的位移效应以及其形成的潜径迹，得到具体的能量损失参数。(2)、通过更改本专利技术所设置的二维尺寸模型，可以对不同特征尺寸或不同生长方式的GaNHEMT器件，开展重离子辐照实验的评估研究，与开展重离子辐照实验相比，无需花费大量的时间和金钱进行实测实验，就可以对器件的抗辐照性能有个很好的预测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为实施例1提供的离子入射径迹图；图2附图为实施例1提供的粒子入射产生的电离能损图；图3附图为实施例1提供的粒子入射产生的声子能损；图4附图为实施例1提供的粒子入射产生的损伤细节图；图5附图为FIB制样位置图；图6附图为贯穿芯片纵向深度的潜径迹；图7附图为实施例2提供的粒子入射径迹图；图8附图为实施例2提供的粒子入射产生的电离能损图；图9附图为实施例2提供的粒子入射产生的声子能损图；图10附图为实施例2提供的粒子入射产生的损伤细节图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，具体包括如下步骤：(1)对GaNHEMT器件进行纵向剖切，获得各层材料以及其对应厚度，然后将获得的数据输入SRIM软件，利用SRIM软件建立GaNHEMT器件几何模型；(2)利用SRIM软件分别对入射粒子、入射粒子的入射方式以及入射粒子与GaNHEMT器件相互作用的物理过程进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分析重离子造成GaN HEMT器件潜径迹损伤的方法，其特征在于，利用SRIM软件对重离子入射GaN HEMT器件的潜径迹进行仿真模拟，并计算出重离子在GaN HEMT器件中的能量损失参数。

【技术特征摘要】
1.一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，其特征在于，利用SRIM软件对重离子入射GaNHEMT器件的潜径迹进行仿真模拟，并计算出重离子在GaNHEMT器件中的能量损失参数。2.根据权利要求1所述的一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)利用SRIM软件建立GaNHEMT器件模型；(2)确定模拟实验所用的入射粒子和入射粒子的入射方式(3)接着利用SRIM软件设定入射粒子的种类、能量和方向，然后进行仿真计算，可得到入射粒子在器件内产生的潜径迹以及电离能量损失参数。3.根据权利要求2所述的一种分析重离子造成GaNHEMT器件潜径迹损伤的方法，其特征在于，所述步骤(1)中具体为：对GaNHEMT器件进行纵向剖切，获得各层材料以及其对应厚度，然后将...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，郝蕊静，雷志锋，琚安安，郭维新，钟向丽，欧阳晓平，秦丽，李波，潘霄宇，董世剑，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43