文章是关于GaN增强模式晶体管（enhancement-mode p-GaN-gate AlGaN/GaN HEMTs）在金星探索和其它恶劣环境下的应用研究。文章由Qingyun Xie等人撰写，发表在《Applied Physics Letters》上，属于(Ultra)Wide-bandgap Semiconductors for Extreme Environment Electronics特刊。

标题与作者

• 标题：Device and material investigations of GaN enhancement-mode transistors for Venus and harsh environments
• 作者：Qingyun Xie, John Niroula, Nitul S. Rajput 等人
• 发表时间：2024年4月22日
• DOI：10.1063/5.0186976

摘要（Abstract）

作者对增强模式p-GaN门AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）进行了深入的设备和材料研究，旨在探索其在金星探索任务以及其他恶劣环境条件下的应用潜力。硅技术在面对极端环境时存在的固有限制，如在高温、高压和有害化学物质存在的条件下硅器件的性能会急剧下降。因此，GaN作为一种宽带隙半导体，因其出色的热稳定性和化学稳定性，被认为是在这些恶劣条件下应用的理想选择。 作者们构建GaN晶体管，并将其暴露在模拟金星环境的条件下进行了长达11天的测试。测试环境包括460°C的高温、94 bar的压力以及模拟金星大气的化学成分，如CO2、N2和SO2。采用了多种实验技术，包括现场电气测量、传输线方法（TLM）和霍尔效应测量，以及先进的显微镜技术来观察结构变形对其进行了表征。 结果指出了实验中观察到的主要现象：晶体管的迁移率在高温下显著降低，这是由于极化光学（POP）散射的增加。此外，材料分析表明，尽管晶体管在模拟金星环境下经历了长时间的暴露，但并未检测到来自金星大气的外源元素，也没有观察到元件之间的互相扩散，这证明了晶体管材料的稳定性和可靠性。作者认为，通过这项研究得到的见解对于未来设计、制造和部署在恶劣环境下运行的III-N设备具有广泛的适用性。这表明，GaN晶体管不仅适用于金星探索，也适用于其他各种恶劣环境，如工业高温环境、深空探测以及其他极端条件。

引言（Introduction）

首先，引言指出了硅技术在面对恶劣环境时所遇到的挑战，尤其是其在高温、高压和有害化学物质存在的条件下的性能限制。这些限制催生了对能够在极端环境下稳定工作的电子器件的需求，而GaN作为一种宽带隙半导体，因其出色的热稳定性和化学稳定性，被认为是一种有潜力的解决方案。

GaN电子器件在工业、行星探索和高超声速飞行器等领域的应用前景，进一步强调了研究的现实意义和紧迫性。 接着，概述了GaN基电路的研究进展，特别是针对高温环境下的应用。作者提到了GaN晶体管在极端温度下的性能表现，以及它们在功率和射频应用中的潜力。此外，引言还提到了对GaN电子器件进行长期稳定性和可靠性研究的必要性，以便更好地理解和改进其在实际恶劣环境中的性能。 此外，还讨论了GaN HEMTs在高温下的退化机制，以及对增强模式p-GaN栅极HEMTs的初步鲁棒性研究。这些研究为本文的研究提供了理论和实验基础，同时也指出了当前研究的空白和不足，即对这些晶体管在超出硅绝缘体上硅（SOI）额定温度（通常低于300°C）的极端环境下的性能和退化机制的更深入理解的需求。 最