茆邦耀，刘建德，汤金金，尹晋超，刘贵鹏 ，赵桂娟

（1.兰州大学 物理科学与技术学院，兰州 730000；2.中国科学院近代物理研究所，兰州 730000）

0 引言

以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料由于具有更宽的禁带宽度而表现出了高击穿场强、高饱和电子漂移速率及高热导率等一系列优点，这类半导体可以工作在高温、高压、高辐射等极端条件下[1]。4H-SiC的禁带宽度为3.26 eV，离位能为21.8 eV，熔点为2 380 K[2]，这使得它有很好的抗辐射能力[3]，在航空航天、核能开发以及雷达探测方面具有广泛的应用前景[4]。

4H-SiC肖特基势垒二极管（SBD）作为最基本的功率器件因其工艺相对简单而得到了广泛的应用[5]。4H-SiC SBD的整流特性主要取决于金属-半导体界面的肖特基接触[2，6]，在肖特基接触下4HSiC SBD能提供近乎理想的动态特性[7-8]。半导体器件在宇宙空间工作时会受到各种各样粒子，如电子、质子、中子、快中子以及离子等的辐照。辐照对SBD中金属-半导体接触界面的影响十分严重，常常导致器件无法正常工作[9]。近年来国内外对4H-SiC SBD离子辐照后的性能退化多有研究[10-12]，但很少有人关注性能退化的本质原因。本文选取Xe离子作为辐照离子，重点研究辐照对金属-半导体界面的影响，分析4H-SiC SBD整流特性失效的机制。

1 实验过程

1.1 实验器件

器件为具有场限环结构的4H-SiC SBD[13]，如图1所示。图2给出了器件的扫描电子显微镜（SEM）和能谱图（EDAX），图2（a）为器件的顶面SEM图，图2（b）为底面SEM图。从EDAX图中可以看出，SBD器件的阳极为Al/Ti（图2（c）），阴极为Ni/Ag（图2（d））。图2（e）和（f）分别给出了器件的截面图。所选用的4H-SiC SBD的额定正向开启电压为0.6 V，额定反向击穿电压为650 V。……