[氮化镓]GaN中质子反冲离子的LET和射程特性

这篇文件是一篇关于氮化镓（GaN）中质子反冲离子的线性能量转移（LET）和射程特性的研究论文，发表在《IEEE Transactions on Nuclear Science》2021年5月的期刊上。论文的主要内容包括：

1. 研究背景：氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMTs）在航天电子领域受到越来越多的关注。虽然GaN在电子迁移率和热导率方面优于硅（Si）和砷化镓（GaAs），但其辐射硬度（radiation hardness）需要进一步研究，以确保在空间环境中的可靠性。

   

2. 研究目的：通过分析GaN中质子反冲重离子的LET和射程，建立对GaN设备辐射耐受性的理解，并将这些知识应用于新兴技术。

   

3. 实验方法：

   • 使用SRIM（Stopping and Range of Ions in Matter）代码计算由质子辐照GaN产生的每种离子的LET。
   • 利用MCNPX（Monte Carlo N-Particle Transport X）和Los Alamos High Energy Transport Codes进行模拟，研究质子与GaN和Si目标相互作用产生的离子分布。

4. 研究结果：

   • 在GaN中，质子辐照产生的最高原子序数的离子是锗（Z=32），而在Si中是磷（Z=15）。
   • GaN中的高LET离子种类和数量与Si有显著差异，特别是在高能质子辐照下。
   • 质子辐照GaN产生的高LET离子的最大值可达27.5 MeV-cm2/mg，而Si中的最高值为16 MeV-cm2/mg。

     

     

5. 结论：

   • GaN和Si在质子辐照下的LET和射程特性有显著差异，不能简单地将Si的技术模型应用于GaN。
   • 辐射测试方法和要求可能需要针对GaN设备进行调整，以适应质子辐照下产生的不同种类和数量的离子。
   • 对于空间应用，低能质子辐照下的GaN可能不需要特别调整，但在高能质子辐照下，GaN设备可能会经历更高的LET离子，需要特别注意。

     

     

     

这篇论文对于理解和改进GaN设备在辐射环境下的性能具有重要意义，特别是在航天和高能粒子辐照环境中。