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宾夕法尼亚州立大学将牵头开展辐射对GaN影响的研究

2022/5/12 6:56:31      材料来源:化合物半导体

跨学科团队旨在预测和减轻辐射引起的宽带隙半导体损伤
 
为了更好地预测和减轻辐射引起的宽带隙半导体损伤,美国国防部准予宾夕法尼亚州立大学领导的团队一项为期五年、价值750万美元的国防多学科大学研究计划。
 
该项目的牵头人Rongming Chu表示,由于原子键更强,GaN等宽带隙半导体本质上更耐辐射,但是研究人员目前尚未充分发掘宽带隙半导体电子器件的抗辐射潜力。
 
“初步研究表明,抗辐射性似乎受限于半导体中的缺陷,而不是材料的固有特性,”Chu说,“在这个项目中,我们试图了解这些缺陷的辐射影响,以便我们可以制定一种策略,重新设计宽带隙半导体器件,以实现最终的抗辐射度。”
 
缺陷包括不需要的杂质、原子从其原始位置的位移以及不同材料间界面处的悬空原子键。
 
“在高电场下,这些缺陷有可能变得具有电活性,带有高能量,对器件性能造成不利影响,”Chu 说,“如今的宽带隙半导体电子器件的设计使得这种风险在正常工作条件下被降至最低。然而,辐射可以通过激发额外高能电子与预先存在的缺陷相互作用,使得器件脱离其正常工作状态。它还可以将原子从原来的位置移出,变更原始缺陷并产生新的缺陷。”
 
该项目将有一个跨学科团队。合作者包括工程科学与力学杰出教授Patrick M. Lenahan、核工程助理教授Miaomiao Jin、和物理学副教授Blair R. Tuttle,他们都来自宾夕法尼亚州立大学;还有中佛罗里达大学的Tania Roy、卡内基梅隆大学的B. Reeja Jayan和爱荷华大学的Michael E. Flatté。
 
Chu指出,在宾夕法尼亚州立大学,该团队将使用归属于辐射科学与工程中心以及材料研究所纳米制造和材料特性用户设施的工具和专家。
 
“我们项目的优势来自于专业知识的结合:我的研究小组在GaN器件方面的能力,Lenahan在缺陷光谱学方面的专业知识,Jin的辐射损伤建模,Tuttle的缺陷理论工作,Roy的辐射效应电学特征,Jayan的缺陷结构特征和Flatté的传输理论工作。”Chu说,“团队合作也超出了这个 MURI项目的研究人员——尤其是工程科学和力学教授Michael Lanagan,他在协调这个多学科团队的工作方面发挥了非常重要的作用。”
 
这笔750万美元的资金将支持 16 名研究生,其中包括宾夕法尼亚州立大学的 11 名研究生,在他们攻读各种硕士学位和博士学位时,进行涵盖物理、计算、材料科学与工程和电气工程在内的多学科研究。
“这项研究不仅将培养下一代技术人员应对技术挑战,而且通过我们与国家实验室和行业利益相关者的合作,学生们还将学习将基础研究与实际应用联系起来所需的专业技能。”Chu说。
 
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