초록 ▼

본 과제에서는 양성자 빔의 조사 전 후에 따라서 서로 다른 게이트 절연체를 가지는 GaN MISHFET 소자의 특성변화 연구를 진행함. 우주 방사선 환경을 모사하는 수 MeV~100 MeV까지의 에너지와 1x10¹⁰~1x10¹⁵ protons/cm² 의 조사량을 가지는 양성자 빔을 소자에 조사하여 이에 따른 유전체 계면 특성의 변화와 소자의 제반 전기적 특성 변화를 분석함. 양성자 빔 조사 후, Si₃N₄를 gate insulator

본 과제에서는 양성자 빔의 조사 전 후에 따라서 서로 다른 게이트 절연체를 가지는 GaN MISHFET 소자의 특성변화 연구를 진행함. 우주 방사선 환경을 모사하는 수 MeV~100 MeV까지의 에너지와 1x10¹⁰~1x10¹⁵ protons/cm² 의 조사량을 가지는 양성자 빔을 소자에 조사하여 이에 따른 유전체 계면 특성의 변화와 소자의 제반 전기적 특성 변화를 분석함. 양성자 빔 조사 후, Si₃N₄를 gate insulator 로 가지는 소자에서 Flat-band voltage 변화가 Al₂O₃를 gate insulator로 가지는 소자 보다 크게 나타났으며 이러한 변화에서 추출한 effective oxide charge는 Si₃N₄에서 2.9 × 10¹²/cm²로 Al₂O₃에서 0.6 × 10¹²의 수치보다 5배 크게 나타남. Trasfer-특성에서도 Al₂O₃를 가지는 소자에서 전류 감소가 5%, V_th변화가 ~+1.5V인데 반해 Si₃N₄를 gate insulator로 가지는 소자는 전류 감소가 22%, Vth 변화가 ~+3V로 변화폭이 훨씬 크게 나타남. 이러한 결과는 양성자 선 조사에 의해서 절연체 내에 음전하를 띠는 deep-trapped charge가 형성되는 것을 나타내며 그 정도가 Al₂O₃에서는 미미하지만 Si₃N₄에서는 매우 크다는 것을 보여줌. AlGaN/GaN MISHEMT에서 Si₃N₄보다 Al₂O₃를 게이트 절연체로서 가지는 소자가 더 좋은 내방사선성을 나타내며, 높은 신뢰성을 가지는 우주 전장 시스템에 더 적합하다는 결과를 얻음.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

In this work, we have studied the effects of 57 MeV proton irradiation on the electrical characteristics of AlGaN/GaN MISHEMTs with two different gate insulator such as Al₂O₃ and Si₃N₄. The C-V characteristics of devices before and after proton irradiation

In this work, we have studied the effects of 57 MeV proton irradiation on the electrical characteristics of AlGaN/GaN MISHEMTs with two different gate insulator such as Al₂O₃ and Si₃N₄. The C-V characteristics of devices before and after proton irradiation. The flat-band voltage shift of the MISHEMT with Si₃N₄ gate insulator is much larger than that of the MISHEMT with Al₂O₃ gate insulator. The effective oxide charge(ΔQ_eff), estimated from the flat-band voltage shift, is 2.9×10¹²/cm² for the MISHEMT with Si₃N₄ which is about five times higher than 0.6×10¹²/cm² of the MISHEMT with Al₂O₃. This result demonstrates that the proton irradiation creates large amount of negatively deep-trapped charges in Si₃N₄ gate insulator, but the irradiation effect is not so significant in Al₂O₃ gate insulator, which clearly indicates that the Al₂O₃ layer can be used as a good rad-hard gate insulator in the AlGaN/GaN MISHEMTs. In the transfer characteristics of devices, after irradiation, the device with Al₂O₃ gate insulator exhibited a positive shift of the threshold voltage (V_th) of ~1.5 V due to negatively charged ΔQ_eff, which results in 5 % degradation in maximum current (I_D,MAX). The device with Si₃NS gate insulator, on the other hand, exhibited, the positive V_th shift of ~3 V and ~22 % degradation in I_D,MAX. In the characteristic of gate leakage current, the increase in the gate leakage current (I_G,leak) is negligible for the device with Al₂O₃ gate insulator after irradiation while the I_G,leak of the device with Si₃N₄ is decreased. The decrease in the I_G,leak for device with Si₃N₄, gate insulator is believed to be due to the increased effective barrier height caused by the creation of largeΔQ_eff in the insulator.
In conclusion, AlGaN/GaN MISHEMT with Al₂O₃ gate insulator shows much better radiation resistance and is more suitable for space system applications than one with Si₃N₄ insulator.

(출처 : 영문 요약서 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 영문 요약서 ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제1절. 연구개발의 목적 및 개요 ... 8
• 제2절. 연구 개발의 필요성 ... 8
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 제1절. 국내 기술 개발 현황 ... 10
• 제2절. 국외 기술 개발 현황 ... 10
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 11
• 제1절. 커패시턴스-전압 특성 변화 연구 ... 11
• 제2절 전류-전압 특성 변화 연구 ... 11
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 14
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 15
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 16
• 제7장 연구장비의 구축 및 활용 결과 ... 17
• 제8장 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 18