质子入射AlxGa1–xN材料的位移损伤模拟

被引：1

作者：

何欢 ^{[1
]}

白雨蓉 ^{[1
]}

田赏 ^{[2
]}

刘方 ^{[1
]}

臧航 ^{[1
]}

柳文波 ^{[1
]}

李培 ^{[1
]}

贺朝会 ^{[1
]}

机构：

[1] 西安交通大学核科学与技术学院

[2] 北京大学物理学院

来源：

物理学报 | 2024年 / 73卷 / 05期

关键词：

AlxGa1–xN; 质子; 位移损伤; 两体碰撞近似;

D O I：

暂无

中图分类号：

TQ133.51 [];

学科分类号：

摘要：

氮化镓材料由于优良的电学特性以及耐辐照性能,其与不同含量AlxGa1–xN材料组成的电子器件,有望应用于未来空间电子系统中.然而目前关于氮化镓位移损伤机理研究多关注于氮化镓材料,对于AlxGa1–xN材料位移损伤研究较少.本文通过两体碰撞近似理论模拟了10 keV—300 MeV质子在不同Al元素含量的AlxGa1–xN材料中的位移损伤机理.结果表明质子在AlxGa1–xN材料中产生的非电离能损随质子能量增大而下降,当质子能量低于40 MeV时,非电离能损随着Al含量的增大而变大,当质子能量升高时该趋势相反;分析由质子导致的初级撞出原子以及非电离能量沉积,发现不同AlxGa1–xN材料初级撞出原子能谱虽然相似,然而Al元素含量越高,由弹性碰撞产生的自身初级撞出原子比例越高;对于质子在不同深度造成的非电离能量沉积,弹性碰撞导致的能量沉积在径迹末端最大,而非弹性碰撞导致的能量沉积在径迹前端均匀分布,径迹末端减小,并且低能质子主要是通过弹性碰撞造成非电离能量沉积,而高能质子恰好相反.本研究揭示了不同Al元素含量的AlxGa1–xN材料质子位移损伤机理,为GaN器件在空间辐射环境下的应用提供参考依据.

引用

页码：98 / 105

页数：8

共 26 条

[1] Primary damage of 10 keV Ga PKA in bulk GaN material under different temperatures
He, Huan
He, Chaohui
Zhang, Jiahui
Liao, Wenlong
Zang, Hang
Li, Yonghong
Liu, Wenbo
[J]. NUCLEAR ENGINEERING AND TECHNOLOGY, 2020, 52 (07) : 1537 - 1544
[2] A Survey of the Analytical Methods of Proton-NIEL Calculations in Silicon and Germanium.[J].A. Akkerman;J. Barak;M. Murat.IEEE Transactions on Nuclear Science.2020, 99
[3] Atomic-Scale Simulation for Pseudometallic Defect-Generation Kinetics and Effective NIEL in GaN
Chen, Nanjun
Rasch, Eric
Huang, Danhong
Heller, Eric R.
Gao, Fei
[J]. IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, 2018, 65 (05) : 1108 - 1118
[4] Ab initio molecular dynamics simulations of AlN responding to low energy particle radiation
Xi, Jianqi
Liu, Bin
Zhang, Yanwen
Weber, William J.
[J]. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 2018, 123 (04)
[5] Simulation of Single Particle Displacement Damage in Silicon – Part I: Global Approach and Primary Interaction Simulation.[J].Raine Melanie;Jay Antoine;Richard Nicolas;Goiffon Vincent;Girard Sylvain;Gaillardin Marc;Paillet Philippe.IEEE Transactions on Nuclear Science.2017, 1
[6] Simulation of Single Particle Displacement Damage in Silicon–Part II: Generation and Long-Time Relaxation of Damage Structure.[J].Jay Antoine;Raine Melanie;Richard Nicolas;Mousseau Normand;Goiffon Vincent;Hemeryck Anne;Magnan Pierre.IEEE Transactions on Nuclear Science.2017, 1
[7] Simulation of neutron irradiation damage in tungsten using higher energy protons.[J].R. Rayaprolu;S. Möller;Ch. Linsmeier;S. Spellerberg.Nuclear Materials and Energy.2016,
[8] Review-Ionizing Radiation Damage Effects on GaN Devices
Pearton, S. J.
Ren, F.
Patrick, Erin
Law, M. E.
Polyakov, Alexander Y.
[J]. ECS JOURNAL OF SOLID STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2016, 5 (02) : Q35 - Q60
[9] Effects of Applied Bias and High Field Stress on the Radiation Response of GaN/AlGaN HEMTs
Chen, Jin
Puzyrev, Yevgeniy S.
Jiang, Rong
Zhang, En Xia
McCurdy, Michael W.
Fleetwood, Daniel M.
Schrimpf, Ronald D.
Pantelides, Sokrates T.
Arehart, Aaron R.
Ringel, Steven A.
Saunier, Paul
Lee, Cathy
[J]. IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, 2015, 62 (06) : 2423 - 2430
[10] Impact of proton irradiation on deep level states in n-GaN
Zhang, Z.
Arehart, A. R.
Cinkilic, E.
Chen, J.
Zhang, E. X.
Fleetwood, D. M.
Schrimpf, R. D.
McSkimming, B.
Speck, J. S.
Ringel, S. A.
[J]. APPLIED PHYSICS LETTERS, 2013, 103 (04)

← 1 2 3 →