质子与金属布线层核反应对微纳级静态随机存储器单粒子效应的影响分析

金属布线层对微纳级静态随机存储器(static random access memory, SRAM) 质子单粒子效应敏感性的影响值得关注. 利用Geant4针对不同能量(30 MeV, 100 MeV, 200 MeV和500 MeV)的质子与微纳级SRAM器件的核反应过程开展计算, 研究了核反应次级粒子的种类、线性能量传输值(linear energy transfer, LET)及射程情况, 尤其对高LET 值的核反应次级粒子及其射程开展了详细分析. 研究表明, 金属布线层的存在和质子能量的增大为原子序数大于或等于30的重核次级粒子的产生创造了条件, 器件体硅区中原子序数大于60的重核离子来源于质子与钨材料的核反应, 核反应过程中的特殊作用机理会生成原子序数在30至50之间的次级粒子, 且质子能量的增大有助于这种作用机理的发生, 原子序数在30至50之间的次级粒子在器件体硅区的LET值最大约为37 MeV·cm²/mg, 相应射程可达到几微米, 对于阱深在微米量级的微纳级SRAM器件而言, 有引发单粒子闩锁的可能. 研究结果为空间辐射环境中宇航器件的质子单粒子效应研究提供理论支撑.     

增强型Cascode结构氮化镓功率器件的高能质子辐射效应研究

针对增强型共栅共源(Cascode)级联结构和耗尽型AlGaN/GaN功率器件,利用60 MeV能量质子开展辐射效应研究.获得了经质子辐照后器件电学性能的退化规律,并与常规耗尽型HEMTs器件辐照后的电学性能进行了比较,发现增强型Cascode结构器件对质子辐照更加敏感,分析认为级联硅基MOS管的存在是其对质子辐照敏感的主要原因.质子辐照使硅基MOS管栅氧化层产生大量净的正电荷,诱导发生电离损伤效应,使其出现阈值电压负向漂移及栅泄漏电流增大等现象.利用等效(60 MeV能量质子,累积注量1×10¹² p/cm²)剂量的⁶⁰Co γ射线辐射器件得到电离损伤效应结果,发现器件的电学性能退化规律与60 MeV能量质子辐照后的退化规律一致.通过蒙特卡罗模拟得到质子入射在Cascode型器件内诱导产生的电离能损和非电离能损,模拟结果表明电离能损是导致器件性能退化的主要原因.     

CMOS电路总剂量效应最劣偏置甄别

采用电路分析和解析建模方法研究了CMOS电路中甄别总剂量效应最劣辐照与测试偏置的问题。通过引入小规模模拟电路和数字电路的例子进行具体分析,获取了不同电路的最劣偏置情况。对于数字电路,引入了敏感因子的概念用于定量计算不同辐照与测试偏置组合下电路的总剂量效应敏感程度。利用实测数据或电路仿真结果对甄别结果进行了一一验证,得到相一致的结论,证明了该研究思路的正确性。     

三维数值仿真研究锗硅异质结双极晶体管总剂量效应

为探索锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)总剂量效应的损伤机理,采用半导体器件三维模拟工具(TCAD),建立电离辐照总剂量效应损伤模型,分析比较电离辐射在SiGe HBT不同氧化层结构的不同位置引入陷阱电荷缺陷后,器件正向Gummel特性和反向Gummel特性的退化特征,获得SiGe HBT总剂量效应损伤规律,并与⁶⁰Coγ辐照实验进行对比.结果表明:总剂量辐照在SiGe HBT器件中引入的氧化物陷阱正电荷主要在pn结附近的Si/SiO₂界面处产生影响,引起pn结耗尽区的变化,带来载流子复合增加,最终导致基极电流增大、增益下降;其中EB Spacer氧化层中产生的陷阱电荷主要影响正向Gummel特性,而LOCOS隔离氧化层中的陷阱电荷则是造成反向Gummel特性退化的主要因素.通过数值模拟分析获得的SiGe HBT总剂量效应损伤规律与不同偏置下⁶⁰Coγ辐照实验的结论符合得较好.     

Sensitivity of heavy-ion-induced single event burnout in SiC MOSFET

The energy deposition and electrothermal behavior of SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET)under heavy ion radiation are investigated based on Monte Carlo method and TCAD numerical simulation.The Monte Carlo simulation results show that the density of heavy ion-induced energy deposition is the largest in the center of the heavy ion track.The time for energy deposition in SiC is on the order of picoseconds.The TCAD is used to simulate the single event burnout(SEB)sensitivity of SiC MOSFET at four representative incident positions and four incident depths.When heavy ions strike vertically from SiC MOSFET source electrode,the SiC MOSFET has the shortest SEB time and the lowest SEB voltage with respect to direct strike from the epitaxial layer,strike from the channel,and strike from the body diode region.High current and strong electric field simultaneously appear in the local area of SiC MOSFET,resulting in excessive power dissipation,further leading to excessive high lattice temperature.The gate-source junction area and the substrate-epitaxial layer junction area are both the regions where the SiC lattice temperature first reaches the SEB critical temperature.In the SEB simulation of SiC MOSFET at different incident depths,when the incident depth does not exceed the device's epitaxial layer,the heavy-ion-induced charge deposition is not enough to make lattice temperature reach the SEB critical temperature.     

质子辐照作用下浮栅单元的数据翻转及错误退火

本文利用60 MeV质子束流,开展了NAND (not and) flash存储器的质子辐照实验,获取了浮栅单元的单粒子翻转截面,分析了浮栅单元错误的退火规律,研究了质子辐照对浮栅单元的数据保存能力的影响.实验结果表明,浮栅单元单粒子翻转截面随质子能量的升高而增大,随质子注量的升高而减小.浮栅单元错误随着退火时间的推移持续增多,该效应在低能量质子入射时更为明显.经质子辐照后,浮栅单元的数据保存能力有明显的退化.分析认为高能质子通过与靶原子的核反应,间接电离导致浮栅单元发生单粒子翻转,翻转截面与质子注量的相关性是因为浮栅单元单粒子敏感性的差异.质子引起的非电离损伤会在隧穿氧化层形成部分永久性的缺陷损伤,产生可以泄漏浮栅电子的多辅助陷阱导电通道,导致浮栅单元错误增多及数据保存能力退化.     

浮栅ROM器件x射线剂量增强效应实验研究

给出了浮栅ROM器件在钴源和北京同步辐射装置(BSRF)3W1白光束线辐照的实验结果;比较了两种辐照的实验结果及其损伤异同性.通过实验在线测得位错误数随总剂量的变化,给出相同累积剂量时x射线辐照和γ射线辐照的总剂量效应损伤等效关系.获得了浮栅ROM器件x射线剂量增强因子.这些结果对器件抗x射线辐射加固技术研究有重要价值 关键词： EEPROM x射线 剂量增强剂量效应 同步辐射     

BaZr0.45Ce0.45Y0.1O3-δ的合成及其电性能研究

采用高温固相反应制备了电导率高、化学稳定性较好的新型高温质子导体BaZr0.45Ce0.45Y0.1O3-δ材料.运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对不同烧结温度试样的晶型、微观形貌进行了表征,并应用IM6e型电化学工作站测定了其不同温度下的阻抗谱.结果表明1600℃为最佳的烧结温度,此温度烧结试样具有最高的电导率,800℃约为1.06×10-2S·cm-1,电导活化能为0.76 ev.     

有机/无机杂化复合木材的制备与性能

将硅溶胶/聚丙烯酸酯,有机/无机杂化液浸注于I-69杨木材中,制成有机/无机杂化木材。FT-IR红外光谱、扫描电子显微镜分析了复合木材的微观结构和组成,结果表明,经有机/无机杂化改性后的复合木材,既保持了木材本来的性质,又具有机/无机复合物的某些特性,其力学强度和尺寸稳定性较素材显著提高。