【氮化镓】质子辐照对 GaN-on-GaN PiN 二极管电导调制的影响

2025 年，中国科学技术大学的 Xuan Xie 等人采用实验研究的方法，深入探究了 10-MeV 和 50-MeV 质子辐照（ fluence 最高达 1×1014 cm−2）对 kV 级垂直 GaN-on-GaN PiN 二极管的导电调制影响。研究背景在于空间应用中的功率电子电路易受质子、α 粒子和重离子等影响而降级甚至失效，而宽禁带半导体器件在恶劣辐射环境中有应用潜力，但其在辐照后的导电性和击穿电压优势需进一步研究。实验中，所用的垂直 GaN-on-GaN PiN 二极管的 GaN-on-GaN 外延结构通过 MOCVD 在自支撑的 n+-GaN 衬底上生长，包括 25-nm p+-GaN 接触层、500-nm p-GaN 层以及 15-µm n−-GaN 漂移层等。经质子辐照后，该二极管的反向阻断电压仍高于 1.7kV，但正向导通性能因导电调制减弱而退化，这可能与电压依赖的电致发光（EL）光谱中近带边发射和紫外线发光的抑制有关。

引言

在当今科技领域，功率电子电路在空间应用中面临着诸多挑战，其中一个关键问题就是如何应对太阳能耀斑、银河宇宙射线和范艾伦辐射带所产生的质子、α 粒子和重离子等辐射粒子的冲击。这些能量范围从几