宾夕法尼亚州立大学将领导 750 万美元的 GaN 辐射效应研究_半导体辐射硬度

为了更好地预测和减轻宽带隙半导体的辐射引起的损害，美国国防部授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奖。

该项目的牵头人朱荣明表示，由于原子键更强，GaN等宽带隙半导体本质上更能抵抗辐射，但是，研究人员尚未充分发挥宽带隙半导体电子器件中辐射硬度的潜力。

“初步研究表明，抗辐射性似乎受到半导体缺陷的限制，而不是材料的固有特性，”楚说。 “在这个项目中，我们试图了解这些缺陷的辐射效应，以便我们可以制定一种重新设计宽带隙半导体器件的策略，以实现最终的辐射硬度。”

缺陷的例子包括不需要的杂质、原子从其原始位置的位移以及不同材料之间界面处的悬空原子键。

“这些缺陷有可能在高电场下变得具有电活性，带有高能电子，对器件性能造成不利影响，”Chu 说。 “今天的宽带隙半导体电子设备的设计使得这种风险在正常工作条件下降至最低。然而，辐射可以通过激发与预先存在的缺陷相互作用的额外高能电子来迫使设备脱离其正常工作状态。它还可以将原子从原来的位置敲出，修改预先存在的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；金淼淼，核工程助理教授；和来自宾夕法尼亚州立大学的物理学副教授 Blair R. Tuttle；和中佛罗里达大学的 Tania Roy； B. Reeja Jayan，卡内基梅隆大学，和 Michael E. Flatté，爱荷华大学。

Chu指出，在宾夕法尼亚州立大学，该团队将使用隶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表征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 的辐射效应电学表征、Jayan 的缺陷结构表征和 Flatté 的运输理论工作，”楚说。 “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。”

这笔赠款将支持 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包括物理、计算、材料科学与工程和电气工程在内的多学科研究。

“这项研究不仅会让下一代技术人员为迎接技术挑战做好准备，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说过。