GaN器件質(zhì)子輻照與電場綜合試驗系統(tǒng)及方法

季啟政,劉尚合,王志浩,楊銘,丁義剛,王思展,沈自才,劉宇明

(1.陸軍工程大學(xué) 電磁環(huán)境效應(yīng)重點實驗室,河北 石家莊 050003;2.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所,北京 100094;3.北京東方計量測試研究所,北京 100086)

0 引言

相對于Si基和GaAs基電子器件,以AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)為代表的GaN器件具有高工作電壓、高功率密度、低熱阻和寬帶寬特性,近30年來得到了快速發(fā)展。作為一種Ⅲ-Ⅴ直接帶隙半導(dǎo)體材料,GaN可彌補傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料及相應(yīng)器件的不足,有益于提升系統(tǒng)性能,契合了軍事航天領(lǐng)域發(fā)展對于電源及射頻系統(tǒng)在高功率密度、高效率、寬帶寬及高可靠性方面的迫切需求。

相對于在地面武器裝備中的快速規(guī)?；瘧?yīng)用,GaN器件在航天領(lǐng)域的應(yīng)用相對滯后,目前國內(nèi)多家專業(yè)機構(gòu)已著手基于GaN器件開展星用功率放大器的分析和設(shè)計工作[1-2],但尚未開展系統(tǒng)性的空間搭載和應(yīng)用,主要原因是還沒有針對GaN器件的空間環(huán)境適應(yīng)性開展深入的分析和驗證工作。

在地球軌道空間中,GaN器件受到的輻射主要來源于太陽宇宙線、銀河宇宙線和地球輻射帶,按照粒子成分主要是質(zhì)子和電子[3]。其中高能質(zhì)子主要引起電離總劑量和位移損傷,雖然理論上GaN器件具有較好的抗輻照能力,但在制備的工藝過程中,材料中會因熱失配和晶格失配產(chǎn)生大量缺陷,導(dǎo)致GaN器件的真實抗輻照能力遠低于理論分析值[4-7],主要損傷機制是入射質(zhì)子在GaN器件的各層異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生了缺陷,形成載流子去除效應(yīng)和加強陷阱輔助隧穿,改變了勢壘層的有效摻雜濃度,進而引起有效勢壘高度的變化,導(dǎo)致器件溝道中的二維電子氣(2DEG)濃度發(fā)生改變。在宏觀上表現(xiàn)為器件的閾值電壓發(fā)生漂移,形成漏電流與跨導(dǎo)衰退,對柵特性產(chǎn)生顯著的影響[8]。高能電子會造成總劑量效應(yīng)和內(nèi)帶電效應(yīng),其中內(nèi)帶電是指空間高能電子(大于100 keV)通量快速持續(xù)增大時衛(wèi)星內(nèi)部介質(zhì)或孤立導(dǎo)體中發(fā)生的荷電現(xiàn)象。在內(nèi)帶電環(huán)境下GaN器件所在印刷電路板(PCB)的沉積電荷量大于泄漏電荷量,會形成局部強電場,而GaN器件的關(guān)鍵性能,例如柵極漏電、器件擊穿性能等,都與器件的表面電場密切相關(guān)。根據(jù)調(diào)研,目前國際上針對GaN器件的質(zhì)子輻照研究均只聚焦于質(zhì)子本身對器件的影響,且測試方法為非原位測試,即輻照前和輻照后分別測試器件性能,質(zhì)子輻照和電場綜合作用的原位測試分析研究屬于空白[4,9-18]。因此,有必要針對國產(chǎn)GaN器件開展質(zhì)子輻照和電場作用的研究。需要說明的是,雖然高能電子也會導(dǎo)致總劑量效應(yīng),但暫不列入本文的討論范圍之內(nèi)。

為研究質(zhì)子輻照及電場對GaN器件的影響,需要分析GaN器件搭載應(yīng)用軌道的輻射環(huán)境,匹配適當?shù)脑囼灧椒?建立綜合試驗系統(tǒng),開展質(zhì)子輻照與電場綜合模擬試驗,為國產(chǎn)GaN器件的空間應(yīng)用提供數(shù)據(jù)和支撐。本文對地球同步軌道(GEO)質(zhì)子輻照環(huán)境進行分析,結(jié)合GaN器件質(zhì)子輻照損傷特性,設(shè)計質(zhì)子輻照試驗方案并確定關(guān)鍵參數(shù);利用仿真分析工具計算航天器內(nèi)部PCB材料充電電位,設(shè)計用于模擬內(nèi)帶電效應(yīng)的電場試驗方案和電極裝置。綜合質(zhì)子輻照方案和電場模擬方案,以現(xiàn)有質(zhì)子輻照試驗條件為基礎(chǔ),搭建質(zhì)子輻照與電場綜合試驗系統(tǒng)并開展初步的試驗,初步驗證了該試驗系統(tǒng)的可行性。

1 GaN器件綜合試驗方法

1.1 質(zhì)子輻照試驗方法

1.1.1 質(zhì)子能量和注量對GaN器件影響分析

質(zhì)子注量的影響方面,國內(nèi)外的試驗及分析研究發(fā)現(xiàn),當質(zhì)子注量達到某個閾值后,GaN器件性能急劇下降,主要機制是質(zhì)子與材料中的原子碰撞迫使原子位移產(chǎn)生帶電缺陷,降低載流子遷移率和濃度從而引起器件性能退化。2002年,Gaudreau等[13]發(fā)現(xiàn)AlGaN/GaNHEMT的2DEG濃度以及載流子遷移率都會隨質(zhì)子注量增加而降低,其中載流子遷移率受到的影響更大;在2 MeV質(zhì)子作用下,當質(zhì)子注量在達到某個閾值時載流子遷移率會急劇下降。2003年,Hu等[14]使用能量為1.8 MeV的質(zhì)子輻照AlGaN/GaNHEMT,發(fā)現(xiàn)質(zhì)子注量低于1×1014cm-2時,器件未發(fā)生明顯退化;而當注量達到3×1015cm-2時,器件性能急劇下降,關(guān)鍵參數(shù)(漏電流)下降幅度高達80%。2003年,White等[15]同樣利用1.8 MeV的質(zhì)子對AlGaN/GaNHEMT進行了輻照試驗,試驗結(jié)果顯示在低于1×1014cm-2注量下接觸電阻受到顯著影響,其他參數(shù)沒有明顯變化;而在大于1×1014cm-2注量下載流子遷移率大幅降低,當注量達到2×1015cm-2時載流子濃度開始急劇降低。2004年,Karmarkar等[16]試驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子輻照不但能俘獲載流子降低2DEG濃度,增強庫侖散射降低載流子遷移率,還發(fā)現(xiàn)對于AlGaN/GaNHEMT肖特基二極管,二極管串聯(lián)電阻在1.8 MeV質(zhì)子輻照下會隨著質(zhì)子注量的增加而升高,當注量達到3×1014cm-2時增幅約53%。2008年,Kim等[17]研究了17 MeV質(zhì)子在以不同注量輻照AlGaN/GaNHEMT器件產(chǎn)生的影響,發(fā)現(xiàn)當注量達到7.2×1013cm-2時器件的輸出特性變化不顯著,達到2×1015cm-2時漏極電流降低16%,當注量達到2×1016cm-2時漏極電流降低43%。嚴肖瑤[18]進行了70 keV和140 keV質(zhì)子輻照試驗,發(fā)現(xiàn)在達到一定注量閾值后,器件的方塊電阻會隨著注量的增大而快速增加,其中70 keV質(zhì)子注量閾值相對于140 keV質(zhì)子更低一些,而器件擊穿電壓隨著質(zhì)子注量的增加呈下降趨勢。

對國內(nèi)某機構(gòu)研制的GaN器件進行了50 keV質(zhì)子輻照與電場綜合試驗,試驗前在真空容器中布置3個相同類型和批次的器件(分別為器件1、器件2和器件3),器件及電極裝置在容器中的照片如圖8所示。輻照過程中器件1和器件2均處于-1 kV電極電壓產(chǎn)生的電場中,器件3的電極電壓設(shè)置為0 kV,其中器件1不加電,器件2和器件3處于加電工作狀態(tài)(漏源電壓VDS=0.1 V,柵源電壓VGS=5 V)。試驗中測量得到的轉(zhuǎn)移特性曲線(漏源電流IDS隨VGS變化曲線)如圖9所示。

為確定質(zhì)子輻照試驗參數(shù),首先需要分析GaN器件電性能隨質(zhì)子輻照能量及注量的退化規(guī)律,初步確定質(zhì)子能量和注量范圍區(qū)間,然后根據(jù)空間典型軌道的質(zhì)子輻照環(huán)境特性,確定試驗參數(shù)。

由試驗結(jié)果可知：在輻照試驗的中段,兩個器件的跨導(dǎo)峰值對應(yīng)的VGS都發(fā)生了顯著的漂移,其中器件1最大漂移電壓百分比約為15.7%,器件2的最大漂移電壓百分比約為18.1%,器件性能變化明顯;而且相較于器件1不加電情況,器件2加電情況下,跨導(dǎo)峰值對應(yīng)的VGS更快達到漂移極值,說明器件在工作狀態(tài)下會與輻照、電場效應(yīng)耦合,使得器件性能變化速度加快;相比于器件2,器件3未施加-1 kV的電極電壓,其跨導(dǎo)峰值對應(yīng)的VGS的最大漂移幅度更小,最大漂移電壓百分比約為8.4%,且漂移速度也更緩,說明了器件2的轉(zhuǎn)移特性曲線在輻照前后的變化是質(zhì)子輻照和電極電壓產(chǎn)生的電場綜合作用的結(jié)果,證明了質(zhì)子輻照與電場綜合試驗方法及系統(tǒng)的有效性。

1.1.2 基于在軌吸收劑量的GaN器件試驗參數(shù)設(shè)計

為了分析典型軌道環(huán)境下GaN器件質(zhì)子吸收劑量,首先需要確定在軌質(zhì)子輻照環(huán)境,假定GaN器件為GEO衛(wèi)星搭載,GEO輻照環(huán)境主要來自于輻射帶粒子、太陽質(zhì)子和銀河宇宙線,其中銀河宇宙線的通量極低,對器件貢獻可忽略,重點考慮輻射帶質(zhì)子和太陽質(zhì)子對GaN器件的影響。分別采用AP8MAX模型和JPL91模型計算輻射帶質(zhì)子和太陽質(zhì)子,得到微分能譜如表1和表2所示。

表1 GEO輻射帶質(zhì)子微分能譜Table 1 Proton differential energy spectrum of radiation beltin GEO

表2 太陽質(zhì)子微分注量譜Table 2 Solar proton differential fluence spectrum

為分析GaN器件的吸收劑量,需要建立GaN器件幾何結(jié)構(gòu)模型,如圖1所示。利用SRIM軟件計算得到不同能量的質(zhì)子在GaN和Al0.25Ga0.75N中的射程,然后與軌道質(zhì)子輻照環(huán)境結(jié)合計算得到空間輻照環(huán)境在器件中的劑量深度分布如圖2的黑色曲線所示。

蔡新奧：能夠在這么多的競爭對手中脫穎而出，成為僅有的兩名“小編輯”之一，我還是挺自豪的。薛宇航這篇作文寫得挺好的，讀第一遍時，除了錯別字，我還真沒看出要修改的地方來。不過，在仔細推敲之后，我還是做了一定的修改，我對自己的修改很滿意。

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圖1 GaN器件剖面示意圖Fig.1 Sectional diagram of GaN device

圖2 GEO軌道質(zhì)子吸收劑量深度對比(1a)Fig.2 Absorbed dose depth comparison of proton in GEO (1a)

計算FR-4材料在典型內(nèi)帶電條件下的充電電位。使用GEANT4建立材料模型,以40 mm×40 mm×2 mm的PCB為例,計算沉積電荷密度和沉積劑量。為有效模擬內(nèi)部帶電特性,使用40 mm×40 mm×0.5 mm的屏蔽鋁。電子能量采用內(nèi)帶電電子通量模型(Flux Model for Internal Charging,FLUMIC)電子通量模型,考慮能譜范圍為0.1～2 MeV,電子能譜如圖3所示。

1.2 電場試驗方法

空間高能電子會穿透航天器艙板和單機機箱,沉積在單機內(nèi)部的PCB上(FR-4),考慮到單機機箱通常為鋁材質(zhì)且良好接地,對于焊接安裝于電路板上的GaN器件,就形成了類似于平板電極的電場。需要說明的是,通常GaN器件的工作電壓最高不超過數(shù)百伏,而介質(zhì)材料內(nèi)帶電充電電壓則可能高達負的數(shù)千伏,遠高于器件工作電壓,因此有必要考慮電場對GaN器件的影響。

根據(jù)第1節(jié)中的試驗設(shè)計,50 keV質(zhì)子試驗注量為2.0×1013cm-2,考慮到在軌注量率很低,因此按照設(shè)備最低注量率調(diào)節(jié)參數(shù)和估算試驗時長,輻照總時長約為5.56 h,為便于計時和在線測量,按照輻照6 h每0.5 h測量一次開展試驗,兩次測量之間的注量增量為1.8×1012cm-2。

目前國內(nèi)外對于內(nèi)帶電的研究重點是電導(dǎo)率測量,材料內(nèi)建電場的擊穿特性研究[19-21],尚不涉及充電電場對電子器件的影響。在分析電場對GaN器件的影響時,文獻[22-30]重點研究了電應(yīng)力長期加載對器件性能及可靠性的影響,提出了熱電子效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種損傷退化機制。其中熱電子效應(yīng)是器件溝道中的電子發(fā)射至勢壘層或器件表面,被勢壘層中的固有陷阱或者柵漏間表面陷阱所俘獲,導(dǎo)致溝道處的2DEG密度降低,形成器件導(dǎo)通電阻增大,輸出漏極電流降低等退化特征[22-25]。逆壓電效應(yīng)是器件處于電場環(huán)境下,因電場產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力會與晶格失配應(yīng)力疊加,導(dǎo)致勢壘層的彈性應(yīng)變增大,當應(yīng)變超過材料的承受上限時,材料中的晶格會斷裂形成缺陷,柵極漏側(cè)邊緣處的高縱向電場引起的逆壓電效應(yīng)形成的晶體缺陷尤為顯著[26-30]。雖然國內(nèi)外尚未開展外部縱向電場對GaN器件影響研究,但縱向電場同樣有利于溝道電子向勢壘層運動;另外外部縱向電場與器件電極工作電場疊加可能會強化熱電子效應(yīng)和逆壓電效應(yīng),推測可能進一步影響GaN器件的特性。因此有必要分析和研究縱向電場的影響,為了確定GaN器件在軌實際的外部電場環(huán)境,需開展典型軌道及屏蔽條件下PCB材料的充電特性仿真分析。

為了較為真實地模擬軌道質(zhì)子能譜輻照環(huán)境,采用多種能量的質(zhì)子進行擬合,考慮到GaN器件對低能質(zhì)子更敏感,擬采用50 keV、140 keV和400 keV三種能量的質(zhì)子進行擬合,擬合得到的劑量深度分布(見圖2粉色曲線)與GEO軌道實際劑量深度分布(見圖2黑色曲線)較為接近,可以作為地面模擬試驗的參數(shù)。試驗總注量為10年在軌的質(zhì)子輻照注量。

圖3 FLUMIC電子能譜Fig.3 FLUMIC electron spectroscopy

計算得到單位體積電荷沉積率、劑量沉積率,和輻射誘導(dǎo)電導(dǎo)率,計算得到材料內(nèi)部電場和電位如圖4所示。板材中心的充電電位最高,約為-20 kV。需要說明的是,上述算例是極端條件下計算結(jié)果,當高能電子通量較小時,或采用更薄的PCB板以及采用更良好的接地工藝時,沉積電荷會減少,同時泄漏電流會增大,導(dǎo)致充電電位的絕對值會變小,因此可選擇更低的電壓值開展試驗。根據(jù)上述計算結(jié)果,在較嚴酷的內(nèi)帶電環(huán)境下,GaN器件所在的電路板絕緣材料可能被充電至高電壓,考慮到單機內(nèi)部有限的安裝空間,會產(chǎn)生較強的電場,對器件產(chǎn)生兩方面的影響：首先,外部電場會對與GaN器件內(nèi)部電場相疊加,改變載流子的密度和分布;其次,強電場會誘發(fā)靜電放電(ESD),對器件產(chǎn)生干擾甚至破壞。目前已開展的ESD對GaN器件的影響研究多采用機器放電模型,重點分析了ESD引起GaN器件電性能退化的現(xiàn)象及機制,尚未涉及空間ESD的影響及危害[31-37]。最新研究發(fā)現(xiàn),空間ESD脈沖產(chǎn)生的瞬態(tài)電場會誘發(fā)絕緣材料表貼金屬電極的延面閃絡(luò)[38],造成電子器件的損傷,因此有必要開展電場對GaN器件影響研究。

（2）急性肝衰竭 肝組織呈新舊不等的亞大塊壞死或橋接壞死；較陳舊的壞死區(qū)網(wǎng)狀纖維塌陷，或有膠原纖維沉積；殘留肝細胞有程度不等的再生，并可見細、小膽管增生和膽汁淤積。

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圖4 仿真計算得到的PCB電位分布Fig.4 PCB potential distribution obtained by simulation and calculation

為模擬靜電場及瞬態(tài)電場對GaN器件的影響,設(shè)計匹配的電場模擬裝置如圖5所示,采用平板電極施加靜電場,在GaN器件的下方布置平板電極,在該電極上施加負偏壓模擬PCB在軌充電狀態(tài)。為防止高壓電極對臨近導(dǎo)體放電,高壓電極的上方和下方分別布置絕緣材料。采用傳導(dǎo)干擾的方式模擬空間ESD對器件的影響,使用空間ESD干擾源在放電回路中產(chǎn)生干擾信號,再通過近場線纜耦合的方式實施放電干擾。

圖5 電場模擬及測試示意圖Fig.5 Diagram of electric field simulation and testing

1.3 試驗指標

根據(jù)1.1節(jié)和1.2節(jié)分析結(jié)果擬定的試驗參數(shù)如表3所示。

1.2.3 MTT測定敲減Fascin對細胞增殖影響 取對照組、陰性組、干擾組細胞按照每孔中添加4000個細胞種植到96孔板中，設(shè)置不接種細胞的孔為空白調(diào)零孔，在CO2培養(yǎng)箱中孵育24、48、72、96 h后分別取出培養(yǎng)板，每孔中添加MTT溶液，放在37℃反應(yīng)4 h，將孔內(nèi)的液體分別吸除，添加150 μL的二甲基亞砜工作液，置于酶標儀上測定波長A490 nm。

表3 試驗參數(shù)Table 3 Test parameters

由于選擇了多個能量的質(zhì)子實施試驗,需要匹配不同的試驗設(shè)備進行試驗。另外為了研究質(zhì)子輻照與電場綜合作用特性,還需要對比單獨質(zhì)子輻照試驗與綜合試驗結(jié)果,因此擬定了3個階段的試驗項目,如表4所示。

表4 試驗項目及參數(shù)Table 4 Test items and parameters

2 質(zhì)子輻照與電場綜合試驗

2.1 50 keV質(zhì)子輻照與電場綜合試驗系統(tǒng)

基于北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所φ800 mm綜合輻照試驗系統(tǒng)(見圖6)初步開展了50 keV質(zhì)子輻照與電場綜合試驗,試驗系統(tǒng)主要技術(shù)指標如表5所示。

圖6 φ800 mm綜合輻照試驗系統(tǒng)Fig.6 φ800 mm comprehensive irradiation testing system

表5 φ800 mm綜合輻照試驗系統(tǒng)參數(shù)指標Table 5 Parameters and indexes of φ800 mm comprehensive irradiation testing system

電場試驗通過在GaN器件的下方布置平板電極的方式實現(xiàn),由于φ800 mm綜合輻照試驗系統(tǒng)內(nèi)部的樣品臺為金屬材質(zhì),為了隔離高壓,在高壓電極的上方和下方分別布置絕緣材料(聚四氟乙烯薄片),如圖7所示。為避免高壓部分在試驗過程中出現(xiàn)絕緣擊穿,高壓部分的線纜和接頭都做了絕緣處理,另外高壓端與低壓端分開避免干擾和絕緣問題。平板狀高壓電極距離設(shè)備頂部熱沉壁(接地)約為 12 cm,所產(chǎn)生的靜電場約為8.3 kV/m。為了模擬GaN器件的工作狀態(tài),利用器件供電電源使GaN器件處于加電工作狀態(tài),使用半導(dǎo)體測試儀在試驗過程中對器件電性能進行測試。后續(xù)試驗中將采用北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所研制的空間ESD模擬源施加放電干擾,根據(jù)需要注入不同放電等級和時序的放電信號。

圖7 真空容器內(nèi)高壓電極布置示意圖Fig.7 Diagram of high-voltage electrode in vacuum vessel

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“真好?！眲⒀愫廨p輕撫摩，愛不釋手，“如果石警官的那管簫算得上典雅，那么這一管，則是十足的高貴?！笨戳擞挚?，贊了又贊。

2.2 50 keV質(zhì)子輻照與電場綜合試驗初步結(jié)果

國內(nèi)外多家研究機構(gòu)試驗研究質(zhì)子能量對GaN器件性能的影響,發(fā)現(xiàn)較低能量的質(zhì)子由于入射深度較淺,有較大的概率沉積在淺層的溝道附近,對GaN器件能夠造成更加顯著的損傷效應(yīng)。2004年,Hu等[9]測試了4種能量質(zhì)子輻照下AlGaN/GaNHEMT 的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性,發(fā)現(xiàn)在相同注量(1×1012cm-2)下,1.8 MeV質(zhì)子輻照下器件漏極飽和電流及跨導(dǎo)的退化值比105 MeV質(zhì)子輻照下的更多。由此推斷,1.8 MeV的質(zhì)子具有更大的非電離能量損失(Non-Ionizing Energy Loss,NIEL),導(dǎo)致器件的位移損傷更嚴重。2006年,Sonia等[10]利用聚焦離子束刻蝕法獲取了AlGaN/GaNHEMT柵區(qū)截面試樣,用透射電鏡對比未輻照、2 MeV以及 68 MeV 質(zhì)子輻照(質(zhì)子注量均為1×1013cm-2)后的試樣,發(fā)現(xiàn)2 MeV質(zhì)子比68 MeV質(zhì)子在柵區(qū)的沉積數(shù)目更多,損傷程度也更嚴重。2018年,Keum等[11]使用 1 MeV和2 MeV質(zhì)子輻照AlGaN/GaNHEMT,在質(zhì)子注量均為5×1014cm-2的條件下測試了器件的電學(xué)參數(shù),測試結(jié)果顯示,1 MeV質(zhì)子輻照后器件的漏源電流比2 MeV質(zhì)子輻照后下降幅度大,閾值電壓正向漂移的幅度也相對大一些。2021年,呂玲等[12]研究了質(zhì)子能量對AlGaN/GaNHEMT性能的影響,發(fā)現(xiàn)盡管140 keV質(zhì)子的注量(1×1014cm-2)是70 keV質(zhì)子的注量(1×1013cm-2)的10倍,70 keV質(zhì)子輻照試驗后器件的跨導(dǎo)比140 keV質(zhì)子輻照試驗后下降幅度更大。

圖8 GaN器件及電極裝置在試驗容器中照片F(xiàn)ig.8 Photo of GaN devices and electrode in the test vessel

圖9 器件轉(zhuǎn)移特性曲線Fig.9 Device transfer characteristic curves

為了更準確地比較轉(zhuǎn)移特性曲線隨著輻照時間的變化,計算了轉(zhuǎn)移特性曲線的跨導(dǎo)并提取跨導(dǎo)峰值對應(yīng)的柵壓VGS,得到VGS隨輻照時間變化曲線,如圖10所示。由圖10可知,隨著時間的推移：器件1的轉(zhuǎn)移特性曲線逐漸向左漂移,在4.5 h處漂移幅度達到最大,隨后開始向右漂移;器件2的轉(zhuǎn)移特性曲線在3.0 h處漂移幅度達到最大,隨后同樣開始向右漂移;器件3的轉(zhuǎn)移特性曲線在3.5 h處漂移幅度達到最大,隨后同樣開始向右漂移。

圖10 器件1、2和3的跨導(dǎo)峰值對應(yīng)的VGS隨時間變化Fig.10 Change of VGS corresponding to peak transconductance of Device 1,2 and 3 with time

綜上可知,GaN器件對低能量質(zhì)子輻照更敏感,另外存在一個注量閾值,當質(zhì)子輻照注量超過該閾值后,器件電性能退化幅度急劇增大。因此初步選擇質(zhì)子能量<1 MeV,質(zhì)子注量>1×1014cm-2。

1.2.2 黨參總皂苷含量測定。人參皂甙Re標準品用甲醇溶解，配制1.2 mg/mL標準品母液。移取標準品母液30、60、90、120、150 μL于具塞試管中，60 ℃水浴中蒸干，經(jīng)香草醛-高氯酸-冰醋酸顯色反應(yīng)后，以試劑空白(隨行處理的甲醇)為參比溶液，分光光度計測定吸光度，繪制標準曲線[11]。

3 結(jié)論

本文根據(jù)GaN器件質(zhì)子輻照損傷特性和劑量深度分布等效擬合原理,提出等效空間輻射環(huán)境的多能質(zhì)子綜合輻照試驗方法;針對空間內(nèi)帶電效應(yīng)計算了電路板材料的充電電位,設(shè)計了內(nèi)帶電效應(yīng)電場模擬的方法及裝置;建立質(zhì)子輻照與電場綜合試驗系統(tǒng)并開展初步的試驗。試驗結(jié)果表明：相對于單獨質(zhì)子輻照,質(zhì)子和電場綜合作用下器件特征參數(shù)變化速度更快,變化幅度也更大,表明質(zhì)子輻照與電場綜合試驗方法及系統(tǒng)的有效性。需要說明的是,現(xiàn)階段的試驗還不完善,僅開展了50keV質(zhì)子輻照試驗,后續(xù)會繼續(xù)實施 140 keV 和400 keV質(zhì)子輻照及電場耦合試驗,分析和評估GaN器件性能在軌退化特性和環(huán)境適應(yīng)性水平。