吕 玲，林正兆，郭红霞，潘霄宇，严肖瑶

(1.强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安710024；2.西安电子科技大学微电子学院，西安710071)

作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表，氮化镓(GaN)具有直接带隙，且具有禁带宽度大(3.42 eV)、击穿电场强度高(3.3 MV·cm-1)、热导率大(2.1 W·cm-1·K-1)、电子饱和漂移速度高(2.5×107cm·s-1)、抗辐照能力强和化学稳定性高等优异性能。AlGaN/GaN异质结材料在极化效应的作用下可以形成高密度(>1×1013cm-2)、高室温电子迁移率(>1 500 cm2·V-1·s-1)的2维电子气(2DEG)，特别适合用于制备新一代高频的大功率器件和电路，在卫星通信、雷达、航母、电子战系统、航空航天及核反应堆等关键领域具有重要的应用前景[1-2]。

空间卫星及深空探测对电源系统的高效率、小型化和抗辐照性能等有较高的要求。GaN基电力电子器件是应对这一要求的理想方案。基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管(HEMT)在常规应用情况下是耗尽型，而在电源应用中必须是增强型。金属绝缘层半导体(MIS)的HEMT结构是实现GaN基增强型电力电子器件的主要结构。2000年，Khan等报道了采用SiO2作为栅绝缘层的AlGaN/GaN MIS-HEMT器件[3]。该新型MIS-HEMT器件结构结合了传统HEMT器件和MISFET器件的性能优势，器件的栅绝缘层大大提高了栅下区域电子势垒的高度，从而降低了电子穿越势垒的概率和栅极泄漏电流。GaN基MIS-HEMT具有关态漏电低、亚阈特性好、击穿电压高及栅压正向偏置范围大等优势，将替代传统的肖特基栅HEMT，成为研制高效GaN基微波功率器件和高压开关器件的理想选择[4-5]。

工作于极端辐射环境中的半导体器件和电子系统，其工作状态、可靠性和寿命将受到射线和粒子辐照的影响，严重时可能导致系统失效。对于……