在研究论文《质子辐照下AlGaN/GaN异质结构中体陷阱和界面态的表征》中，作者们Xue-Feng Zheng, Shuai-Shuai Dong, Peng Ji, Chong Wang, Yun-Long He, Ling Lv, Xiao-Hua Ma和Yue Hao专注于AlGaN/GaN异质结构器件在质子辐照条件下的物理性质研究。论文发表在《应用物理学快报》(Applied Physics Letters) 2018年第112卷，并提供了关于AlGaN/GaN异质结构在质子辐照下体陷阱和界面态的系统研究。
在质子辐照的实验条件下，研究团队首先观察到了AlGaN/GaN肖特基结构在3 MeV质子辐照、剂量为5×10^14 H+/cm^2后，通过电容-电压(C-V)测量，发现了正的平带电压偏移0.3V。基于此，进一步提取了AlGaN和GaN层中电子的分布情况。通过数值计算与实验数据相结合，直接的实验证据表明，在质子辐照下，AlGaN层内的体陷阱对载流子移除效应起主导作用。
此外，研究团队利用频率依赖的电导技术研究了质子辐照对AlGaN/GaN界面态的影响。研究发现，在辐照后，时间常数从1.10×10^-2秒至2.53×10^-2秒增加到了3.46×10^-3秒至3.70×10^-1秒。同时，界面态密度从9.45×10^11至1.70×10^13 cm^-2/eV增加到了1.8×10^12至1.8×10^13 cm^-2/eV，且界面态中的陷拼激活能量从0.34eV至0.32eV增加到了0.41eV至0.35eV。文章通过电子在更深能量级别的界面态的库仑散射效应来解释这一移动性退化现象。
该研究对于理解和优化半导体材料及器件在太空辐射环境中的性能具有重要的科学意义和应用价值。由于太空环境充满了各种辐射，如质子和电子等，这些辐射会对半导体材料产生损害，进而影响器件的性能，例如在卫星和航天器中使用的器件。
研究的主要知识点包括：
1. 质子辐照下AlGaN/GaN异质结构载流子动力学的研究：实验中通过对样品进行质子辐照后，通过C-V测量获得载流子分布情况，揭示了载流子在异质结构中的动态行为。
2. 体陷阱对载流子移除的影响：通过数值计算与实验数据相结合的方式，确定了在质子辐照下，体陷阱，特别是AlGaN层中的体陷阱在载流子移除中起主导作用。
3. 界面态密度和能级变化：通过频率依赖的电导技术，揭示了质子辐照对界面态密度的影响以及界面态中陷阱激活能量的变化，进一步认识了界面态对电荷载流子行为的作用。
4. 移动性退化机制：该研究提出了电子在界面态中库仑散射效应导致的移动性退化机制，为解释质子辐照后材料移动性降低提供了理论支持。
文章的研究成果不仅加深了对AlGaN/GaN异质结构在辐射环境下材料特性变化的理解，而且对于相关器件的设计和可靠性评估提供了重要参考。例如，这将帮助工程师在设计卫星或航天器上的电子系统时，采取有效的防护措施以减少或避免质子辐照对器件性能的影响。
