10位CMOS数模转换器在中子和γ混合环境下的综合辐射效应

研究了在反应堆中子和γ射线综合辐照环境下CMOS工艺10位数模转换器(DAC)的辐射效应。通过对DAC在γ辐射环境、中子辐射环境、中子和γ混合辐射环境以及中子预辐照后进行γ射线辐照下的效应对比发现,在中子和γ混合辐射环境下会产生电离总剂量效应加剧现象,即一定混合程度的中子和γ同时辐照会增强CMOS器件的辐射效应。     

不同顺序中子/γ辐照对双极器件电流增益的影响

利用CFBR-Ⅱ快中子反应堆(中国第二座快中子脉冲堆)和60Co装置开展不同顺序的中子/γ辐照双极晶体管的实验。在集电极-发射极电压恒定条件下,测量了双极晶体管电流增益随集电极电流的变化曲线,研究不同顺序中子/γ辐照对双极晶体管电流增益的影响。分析实验结果发现,集电极-发射极电压一定时,集电极电流极低情况下电流增益退化比较大,随集电极电流增加电流增益逐渐减小;就实验选中的两类晶体管而言,先中子后γ辐照造成双极晶体管电流增益的退化程度大于先γ后中子辐照,而且PNP型晶体管比NPN型晶体管差异更明显。本文进行了双极晶体管电离/位移协同辐照效应相关机理的初步探讨。     

总剂量效应致0.13μm部分耗尽绝缘体上硅N型金属氧化物半导体场效应晶体管热载流子增强效应

空间科学的进步对航天用电子器件提出了更高的性能需求, 绝缘体上硅(SOI)技术由此进入空间科学领域, 这使得器件的应用面临深空辐射环境与地面常规可靠性的双重挑战. 进行SOI N型金属氧化物半导体场效应晶体管电离辐射损伤对热载流子可靠性的影响研究, 有助于对SOI器件空间应用的综合可靠性进行评估. 通过预辐照和未辐照、不同沟道宽长比的器件热载流子试验结果对比, 发现总剂量损伤导致热载流子损伤增强效应, 机理分析表明该效应是STI辐射感生电场增强沟道电子空穴碰撞电离率所引起. 与未辐照器件相比, 预辐照器件在热载流子试验中的衬底电流明显增大, 器件的转移特性曲线、输出特性曲线、跨导特性曲线以及关键电学参数V_T, GM_max, ID_SAT退化较多. 本文还对宽沟道器件测试中衬底电流减小以及不连续这一特殊现象进行了讨论.     

55 nm硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅闪存单元的γ射线和X射线电离总剂量效应研究

基于~(60)Co-γ射线和10 keV X射线辐射源,系统地研究了55 nm硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅闪存单元的电离总剂量效应,并特别关注其电学特性退化的规律与物理机制.总剂量辐照引起闪存单元I-V特性曲线漂移、存储窗口变小和静态电流增大等电学特性的退化现象,并对其数据保持能力产生影响.编程态闪存单元的I_d-V_g曲线在辐照后显著负向漂移,而擦除态负向漂移幅度较小.对比两种射线辐照,擦除态的I_d-V_g曲线漂移方向不同.相比于擦除态,富含存储电子的编程态对总剂量辐照更为敏感;且相比于~(60)Co-γ射线,本文观测到了显著的X射线剂量增强效应.利用TCAD和Geant 4工具,从能带理论详细讨论了55 nm硅-氧化硅-氮化硅-氧化硅-硅闪存单元电离总剂量效应和损伤的物理机制,并模拟和深入分析了X射线的剂量增强效应.     

玻璃空间电离辐照着色损伤考核方法

针对空间电离辐照的复杂性,在玻璃空间电离辐照着色损伤动力学研究基础上,讨论了玻璃空间电离辐照着色损伤考核面临的问题,提出了一种动力学的考核方法。基于该方法,以K9-HL玻璃为研究对象,研究了特定轨道(近地点350km,远地点425km,轨道倾角51.6°)下玻璃空间电离辐照着色损伤过程,分析了特定轨道下玻璃空间电离辐照着色损伤特征,结果显示:K9-HL玻璃特征轨道在轨20年后蓝光区域透过率降低严重导致其必然呈现淡黄色,严重影响了其作为高性能无色光学材料的使用。此外,对玻璃空间电离辐照着色损伤~(60)Co-γ射线辐照考核方法的适用性进行了分析讨论,结果表明,采用~(60)Co-γ射线作为辐照源分析玻璃空间电离辐照着色损伤可能引入较大误差,造成该现象的原因是~(60)Co-γ射线在玻璃中的作用深度极大及考核方法未考虑色心弛豫消失。     

用于反应堆中子/γ 射线混合场测量的涂硼电离室性能

近年来,涂硼电离室已逐渐成为核反应堆周围大通量中子/γ射线混合场监测的辐射探测器之一. 研制了一种高灵敏度涂硼电离室,并给出了其内部结构.用fA级弱电流放大器测得: 当涂硼电离室的工作电压在700 V以下时,漏电流小于1.0 pA; 用Am-Be中子源辐照时测得涂硼电离室的电流曲线坪长为500 V, 坪斜为3.72×10^-4 V^-1;当涂硼电离室的工作电压为400 V时, 对应漏电流为0.4 pA.测试表明涂硼电离室中子信号电流与辐照源的相对位置有关, 将Am-Be中子源置于距石蜡慢化体底部8 cm时,测得中子信号电流最大值为2.0 pA. 用¹³⁷Cs和⁹⁰Sr辐照时测得涂硼电离室γ射线信号电流为 1.0---2.0 pA,但在γ射线场中坪特性不如中子场中坪特性明显. 电离室中子探测灵敏度达1.0×10^-15 Acm²s量级, γ射线探测灵敏度达9.0× 10^-22 Acm²s·eV^-1量级. 这种涂硼电离室漏电流小、灵 敏度高、坪特性好,可用于反应堆周围的中子/γ射线混合场测量.     

Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管的γ射线辐照效应

对制备的Ni/4H-SiC肖特基势垒二极管（SBD）进行了γ射线辐照试验,并在辐照过程中对器件分别加0和-30?V偏压.经过1?Mrad（Si）总剂量的γ射线辐照后,不同辐照偏压下的Ni/4H-SiC肖特基接触的势垒高度和理想因子没有退化,SiC外延层中的少子寿命也没有退化.辐照后器件的反向电流下降,这是由于器件表面的负界面电荷增加引起的.研究表明,辐照偏压对Ni/4H-SiC SBD的辐照退化效应没有明显的影响. 关键词： 碳化硅 肖特基 辐照效应 偏压     

硅单结晶体管γ射线辐照电阻变化规律研究

针对硅材料和硅基器件辐照损伤机理之间存在的矛盾,采用对单结晶体管基区电阻实时监测的方法,得到单结晶体管基区阻值随γ射线辐照剂量的增加先减小后增大的规律.结合国内外硅材料和器件的辐照理论,从γ射线与物质的微观作用分析,提出单结晶体管基区主要的γ射线辐照机制位移效应较电离效应具有一定滞后性的观点,解决了原有矛盾,对器件加固的研究具有重要意义. 关键词： 单结晶体管 γ射线 实时监测 基区电阻     

Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管抗辐射特性的研究

本文采用γ射线、高能电子和中子对Ti/4H-SiC肖特基势垒二极管(SBD)的抗辐射特性进行了研究.研究发现对于γ射线和1 MeV电子辐照,-30 V辐照偏压对器件的辐照效应没有明显的影响.经过1 Mrad(Si)的γ射线或者1×l0¹³ n/cm²的中子辐照后,Ti/4H-SiC肖特基接触都没有明显退化;经过3.43×10¹⁴ e/cm²的1 MeV电子辐照后Ti/4H-SiC的势垒高度比辐照前轻微下降,这是由于高能 关键词： 碳化硅 肖特基 辐照 偏压     

重离子的剂量特性及其在医学中的应用

从1935年美国Berkeley 回旋加速器上产生的中子对哺乳动物辐照的研究表明,由重离子产生的相当浓密的电离对正常的和恶性增生的(neoplastic)组织造成的生物效应要比X 或γ射线造成的生物效应大。因此对采用重离子来治疗疾病开始发生了很大的兴趣,并导致了中子治癌的试验。第二次世界大战后,有了较大的回旋加速器产生的较高能量的重离子,辐射治疗研究就进一步发展了。第一次用重离子做辐射生物研究是1952年由美国Berkeley 实验室开始的,1954年后在治疗恶性增生的、代谢性.......     

ICF装置靶场关键材料的辐照效应研究进展

从惯性约束聚变（ICF）装置中靶场关键材料易受辐照损伤、从而限制材料使用寿命和装置稳定运行的现实问题出发,总结归纳了有关不锈钢、铝合金、终端光学组件三大类靶场关键材料的辐照效应研究进展,详细介绍了靶室内高能中子束、γ射线、X射线等高能粒子和射线引起靶室第一壁材料出现烧蚀、中子活化等辐照损伤问题,以及靶室环境对关键材料的影响和防护处理。此外,还阐述了打靶试验中所产生的复杂辐射环境、基频与三倍频激光对靠近靶室的终端光学组件所产生的各类辐照损伤现象和相关作用机理。     

γ射线总剂量辐照效应对应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管阈值电压与跨导的影响研究

分析了双轴应变Si p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在γ射线辐照下载流子的微观输运过程,揭示了γ射线的作用机理及器件电学特性随辐照总剂量的演化规律,建立了总剂量辐照条件下的双轴应变Si PMOSFET阈值电压与跨导等电学特性模型,并对其进行了模拟仿真.由仿真结果可知,阈值电压的绝对值会随着辐照总剂量的积累而增加,辐照总剂量较低时阈值电压的变化与总剂量基本呈线性关系,高剂量时趋于饱和;辐照产生的陷阱电荷增加了沟道区载流子之间的碰撞概率,导致了沟道载流子迁移率的退化以及跨导的降低.在此基础上,进行实验验证,测试结果表明实验数据与仿真结果基本相符,为双轴应变Si PMOSFET辐照可靠性的研究和应变集成电路的应用与推广提供了理论依据和实践基础.     

CMOS器件60Coγ射线、电子和质子电离辐射损伤比较

利用TRIM95蒙特卡罗软件计算了质子在二氧化硅中的质量阻止本领和能量沉积,比较了质子在二氧化硅中的电离阻止本领与核阻止本领,分析了质子在材料的表面吸收剂量与灵敏区实际吸收剂量的关系.利用60Coγ射线、1MeV电子和2-9 MeV质子对CC4007RH和CC4011器件进行辐照实验,比较60Coγ射线和带电粒子的电离辐射损伤情况.实验结果表明,60Coγ射线、1MeV电子和2-7MeV质子辐照损伤效应中,在0V栅压下可以相互等效;在5V栅压下,以60Coγ射线损伤最为严重,1MeV电子的辐射损伤与60Coγ射线差别不大,9MeV以下质子辐射损伤总是小于60Coγ射线,能量越低,损伤越小.     

不同剂量率下锗硅异质结双极晶体管电离损伤效应研究

对于相同制作工艺的NPN锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT), 在不同辐照剂量率下进行⁶⁰Co γ射线的辐照效应与退火特性的研究. 测量结果表明, 两种辐照剂量率下, 随着辐照总剂量增加, 晶体管基极电流增大, 共发射极电流放大倍数降低, 且器件的辐照损伤、性能退化与辐照剂量率相关, 低剂量率下辐照损伤较高剂量率严重. 在经过与低剂量率辐照等时的退火后, 高剂量率下的辐照损伤仍较低剂量率下的损伤低, 即待测SiGeHBT具有明显的低剂量率损伤增强效应(ELDRS). 本文对相关的物理机理进行了探讨分析. 关键词： 锗硅异质结双极晶体管 低剂量率辐照损伤增强 辐照效应     

PNP输入双极运算放大器在不同辐射环境下的辐射效应和退火特性

研究了PNP输入双极运算放大器LM837在1 MeV电子和⁶⁰Coγ源两种不同辐射环境中的响应特性和变化规律. 分析了不同偏置状态下其电离辐照敏感参数在辐照后三种温度 (室温, 100 ℃, 125 ℃)下随时间变化的关系, 讨论了引起电参数失效的机理. 结果表明: 1 MeV 电子辐照LM837引起的损伤主要是电离损伤, 并且在正偏情况下比⁶⁰Coγ源辐照造成的损伤大; 辐照过程中, 不同辐照源正偏条件下的偏置电流变化都比零偏时微大; 在不同的辐照源下, LM837辐照后的退火行为都与温度有较大的依赖关系, 而这种关系与辐照感生的界面态密度增长直接相关. 关键词： PNP 输入双极运算放大器 60Coγ源')" href="#">电子和⁶⁰Coγ源 偏置条件 退火     

电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究

通过地面模拟辐照试验获得不同能量电子辐照下GaAs/Ge太阳电池电学参数退化的基本规律, 在此基础上使用PC1 D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理, 建立不同能量的电子辐照下GaAs/Ge太阳电池中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照粒子注量变化的基本规律. 研究结果表明: 多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小, 多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数均随电子能量的增高而增大, 多数载流子去除效应和少数载流子扩散长度缩短分别是电池开路电压和短路电流退化的主要原因.     

浮栅ROM器件的辐射效应实验研究

浮栅ROM器件的质子和中子辐射效应实验结果表明，其31.9MeV质子和14MeV中子的辐射效应不是单粒子效应，而是一种总剂量效应。浮栅ROM器件的^60Coγ辐照实验验证了这一点，器件出现错误有个注量或剂量阈值。动态监测和静态加电的器件都出现数据错误，且不能用编程器重新写入数据。然而不加电的器件在更高注量的质子或中子或更高剂量的γ辐照下未出现错误，器件刚开始出错时，错误数及错误地址都是不确定的。     

氮化镓基蓝光发光二极管伽马辐照的1/f噪声表征

通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光二极管器件有源区光/暗电流产生机制的研究, 建立了电离辐照减小发光二极管有效输出功率电学模型.通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光 二极管器件有源区1/f噪声影响机制的研究, 建立了电离辐照增大发光二极管1/f噪声的相关性模型.在I < 1 μA 的小注入区,空间电荷区的复合电流随辐照剂量的增加而增加. 同时, 随着电离辐照产生缺陷的增加, 1/f噪声幅度增大. 在 I> 1 mA 的大注入条件下, 由于串联电阻的影响占主导地位,表面复合速率和电流随辐照剂量的增加而增加.同时, 随着电离辐照产生缺陷的增加, 1/f噪声幅度增大.根据辐照前后电流电压试验结果噪声测试结论, 证实了实验结论与理论推导结果的一致性. 在1 μA < I < 5×10^-5 A 的中值电流情况下, 由于高能载流子散射相关的迁移率涨落与辐照新增缺陷引起的载流子数涨落竞争机制, 随着辐照剂量增大, 1/f噪声在频域变化没有明显规律. 但是, 通过1/f噪声时域多尺度熵复杂度分析方法, 得出随着辐照剂量增大, 1/f噪声时域多尺度熵复杂度的结果. 最终证实1/f噪声幅度可以敏感地反映小注入和大注入情况下氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照的可靠性. 噪声幅值越大, 则说明辐照感应N_it越高, 暗电流相关的复合电流越大, 光电流相关的扩散电流比例减少, 使得器件发光效率、光输出功率等性能参数下降, 继而影响器件可靠性, 造成失效率显著增大. 1/f噪声时域多尺度熵复杂度可以敏感地反映中值电流情况下氮 化镓基蓝光发光二极管的电离辐照可靠性.多尺度熵复杂度越大, 则说明辐照感应越多, 复合电流越大,器件可靠性越差.本文结论提供了一种基于 1/f噪声的氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照可靠性表征方法. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 电离辐照 氮化镓基蓝光发光二极管     

γ射线总剂量辐照对单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管栅隧穿电流的影响

基于γ射线辐照条件下单轴应变Si纳米n型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)载流子的微观输运机制,揭示了单轴应变Si纳米NMOSFET器件电学特性随总剂量辐照的变化规律,同时基于量子机制建立了小尺寸单轴应变Si NMOSFET在γ射线辐照条件下的栅隧穿电流模型,应用Matlab对该模型进行了数值模拟仿真,探究了总剂量、器件几何结构参数、材料物理参数等对栅隧穿电流的影响.此外,通过实验进行对比,该模型仿真结果和总剂量辐照实验测试结果基本符合,从而验证了模型的可行性.本文所建模型为研究纳米级单轴应变Si NMOSFET应变集成器件可靠性及电路的应用提供了有价值的理论指导与实践基础.     

中子导管

中子导管是七十年代在反应堆上开始用来传送中子的一种新型装置.它可以从反应堆的麦克斯韦谱中引出较长波长的中子,同时切断短波长的中子、避开快中子和γ射线的影响,起到降低本底的作用.这对于要了解生物大分子、聚合物长链的结构而计数率不高的中子小角散射工作是非常有利的.而且由于导管能够长距离、几乎没有损失地传送中子,因此对提高反应堆的利用率及反应堆周围的物理工作和设备的布局也都起了非常重要的作用.目前,为了利用反应堆中波长大于1A的中子,很多国家的反应堆上都安装了中子导管.这样,就使得许多实验室在没有提高反应堆运行功…