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体硅上InGaAs FinFET总电离剂量效应的栅极偏压与沟道长度依赖性

DOI：10.1109/TNS.2019.2890827 期刊：IEEE Transactions on Nuclear Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 09:18:54
摘要： 我们评估了不同栅极长度的InGaAs nMOS FinFET器件在10 keV X射线辐照下、不同栅极偏压条件下的总电离剂量（TID）响应。辐照后最大退化出现在VG = -1 V时。辐射感生正电荷陷阱主导了InGaAs FinFET晶体管的TID响应，这与先前InGaAs多鳍电容器的结果一致。较短栅极长度器件比长栅极长度器件表现出更大的辐射感生电荷俘获效应，这很可能是由于周围SiO2隔离层及SiO2/Si3N4间隔氧化层中俘获电荷的静电效应所致。1/f噪声测量表明存在高陷阱密度和非均匀缺陷能级分布，与有效边界陷阱密度随表面势强烈变化的情况相符。
作者： Simeng E. Zhao，Stefano Bonaldo，Pan Wang，Rong Jiang，Huiqi Gong，En Xia Zhang，Niamh Waldron，Bernardette Kunert，Jerome Mitard，Nadine Collaert，Sonja Sioncke，Dimitri Linten，Ronald D. Schrimpf，Robert A. Reed，Simone Gerardin，Alessandro Paccagnella，Daniel M. Fleetwood
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

评估不同栅极长度的InGaAs nMOS FinFET器件在不同栅极偏压下辐照的总电离剂量（TID）响应，重点研究辐射诱导电荷俘获效应及其与栅极偏压和长度的依赖关系。

研究成果

InGaAs FinFET的TID响应主要受辐射诱导正电荷俘获支配，在VG = -1 V时以及由于隔离层和间隔氧化物的静电效应导致栅极长度较短时出现最差情况退化。1/f噪声测量显示非均匀缺陷能级分布，表明高边界陷阱密度随辐照变化。未来工作需要优化界面以提高抗辐射能力。

研究不足

该研究仅限于早期开发阶段技术中的InGaAs nMOS FinFET器件，采用特定栅长和偏置条件。结果可能不适用于其他材料或器件结构。噪声测量局限于有限频率范围，且周围氧化物的静电效应可能未被完全量化。

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