利用一個(gè)簡(jiǎn)單的示波器裝置，研究了由正向柵偏壓引起的gan基金屬絕緣體半導(dǎo)體hemts閾值電壓漂移（vth）的快速動(dòng)力學(xué)。我們發(fā)現(xiàn)，vth的對(duì)數(shù)恢復(fù)時(shí)間依賴性，以前發(fā)現(xiàn)的恢復(fù)時(shí)間從10 ms到1 ms，甚至擴(kuò)展到μs范圍。此外，我們還觀察到由于100ns的重復(fù)應(yīng)力脈沖而導(dǎo)致的vth累積。討論了對(duì)設(shè)備運(yùn)行和可靠性的影響。

　　索引項(xiàng)-algan/gan，正向柵偏壓，高電子遷移率晶體管（hemt），金屬絕緣體半導(dǎo)體（mis），mos，可靠性，閾值電壓漂移，陷阱。

　　在gan基高電子遷移率晶體管（hemts）中，一個(gè)薄的勢(shì)壘層用于在勢(shì)壘層正下方的gan溝道中誘導(dǎo)二維電子氣（2deg）。該阻擋層的絕緣性能不足。特別是在電力應(yīng)用中，需要使用柵介質(zhì)來(lái)抑制寄生柵漏電流〔1〕。然而，閾值電壓不穩(wěn)定性限制了這些器件的穩(wěn)定性和可靠性〔2〕–〔5〕。因此，介質(zhì)和iii-n勢(shì)壘層之間的界面特性必須被理解。所觀察到的vth不穩(wěn)定性（即i-v和c-v曲線中的漂移和滯后）通常與該特定界面處的缺陷狀態(tài)有關(guān)，其密度主要使用光輔助c-v〔6〕、導(dǎo)納〔7〕、〔8〕或深能級(jí)瞬態(tài)光譜等測(cè)量方法來(lái)研究。測(cè)量電荷在固定直流偏壓下對(duì)小信號(hào)交流偏壓激勵(lì)的響應(yīng)。這些方法不把快速AC響應(yīng)與明顯存在的一個(gè)方法框架內(nèi)的大信號(hào)漂移現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。此外，它們主要基于簡(jiǎn)化的假設(shè)，例如，金屬絕緣體半導(dǎo)體（mis-hemts）中的弛豫過(guò)程僅由俘獲/發(fā)射過(guò)程控制，其中陷阱能級(jí)和特征時(shí)間常數(shù)（例如，由于載流子發(fā)射）直接相連［10］。最近，通過(guò)測(cè)量門極正偏壓脈沖對(duì)閾值電壓漂移vth的瞬態(tài)響應(yīng)，我們發(fā)現(xiàn)gan基mis hemts中的vth是由幾十年應(yīng)力和恢復(fù)過(guò)程中特征弛豫時(shí)間常數(shù)的廣泛分布引起的〔5〕。與許多其他研究相比，我們不依賴于任何關(guān)于弛豫過(guò)程的假設(shè)，測(cè)量數(shù)據(jù)可以直接評(píng)估。閾值電壓漂移強(qiáng)烈地依賴于外加的正柵應(yīng)力偏置和時(shí)間，其中vth恢復(fù)的時(shí)間依賴于一階對(duì)數(shù)。這意味著每十年vth的恢復(fù)量是恒定的。結(jié)果表明，在10毫秒到1 ms的范圍內(nèi)恢復(fù)時(shí)間是有效的，5倍的時(shí)間常數(shù)的對(duì)數(shù)分布表明，即使是較大的VTH也可能存在較短的恢復(fù)時(shí)間，但它需要實(shí)驗(yàn)證明。顯然，這些不穩(wěn)定性是通常關(guān)閉設(shè)備的一個(gè)主要限制。但是，到目前為止，還不清楚它們是否也與正常通電設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性有關(guān)，在這種情況下，根據(jù)特定應(yīng)用中的寄生組件（如電阻和電感），在將設(shè)備切換到通電狀態(tài)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)正電壓超調(diào)尖峰。在這封信中，我們用一個(gè)基于示波器的簡(jiǎn)單測(cè)量裝置證明了恢復(fù)時(shí)間常數(shù)的廣泛分布甚至擴(kuò)展到μs范圍。這使得我們可以用100ns持續(xù)時(shí)間的應(yīng)力脈沖測(cè)量延遲為1μs的vth恢復(fù)。這種快速弛豫過(guò)程的表征通常是所提到的基于交流雙極性的分析方法的一個(gè)主題。我們證明，vth在短時(shí)間重復(fù)性壓力峰值下累積，持續(xù)時(shí)間為100ns。因此，在這個(gè)時(shí)間尺度上vth的動(dòng)力學(xué)與所提到的基于交流偏置的分析方法相關(guān)，因?yàn)橹芷谑窍嗤瑪?shù)量級(jí)或更大的。