孙飞翔, 何晓雄, 常润发, 奚 野

(合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009)

GaAs光导开关损伤机理研究

孙飞翔, 何晓雄, 常润发, 奚 野

(合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009)

光导开关(photoconductive semiconductor switches,PCSS)的损伤分为热击穿和电击穿,2种击穿的原因都由开关基底材料陷阱特性决定,因此对芯片击穿机理与开关制作工艺关系的研究非常重要。文章依据开关芯片的材料特性和半导体工艺知识,研究和分析了光导开关的击穿机理以及开关击穿可能存在的工艺问题。

光导开关(PCSS);热击穿;电击穿;电子俘获效应;转移电子效应

光导开关(photoconductive semiconductor switches,PCSS)具有极快的响应速度(响应时间为ps量级)、极小的触发抖动(ps量级)、极大的功率容量(MW量级)、极好的同步精度(ps量级)、较高的耐压能力(100 kV量级)、较小的器件体积以及光电隔离且不受电磁干扰,这些超快电子学领域的优良特性使得PCSS在超宽带电磁波产生领域、微波领域、超快电子学领域以及军事技术方面有着极其广泛的应用[1]。

目前制约大功率光导开关实用化的关键问题之一是开关的使用寿命。开关的使用寿命是以其损伤程度为衡量标准。砷化镓(GaAs)光导开关损伤的物理机制比较复杂,它与电极的接触性质、几何形状、GaAs晶体质量、光的触发条件、偏置电压以及热学条件都有关系[2]。本文依据开关芯片的材料特性和半导体工艺知识,研究和分析了光导开关的击穿机理以及开关击穿可能存在的工艺问题。

1 开关损伤分类

1.1 光导开关工作原理