铁电存储器中高能质子引发的单粒子功能中断效应实验研究

利用中国原子能科学研究院的中高能质子实验平台，针对两款商用铁电存储器开展了中高能质子单粒子效应实验研究，发现其中一款器件在质子辐照下发生了单粒子翻转和单粒子功能中断.本文主要针对单粒子功能中断效应展开了后续实验研究.首先通过改变质子能量对器件进行辐照，发现单粒子功能中断截面随质子能量的提高而增加.为进一步研究器件发生单粒子功能中断的机理，利用激光微束平台开展了辅助实验，对铁电存储器的单粒子功能中断效应的敏感区域进行了定位，最后发现铁电存储器单粒子功能中断是由器件外围电路发生的微锁定导致的.     

快速响应恢复的PI-SiO2/NiI2比色湿度传感器

有机-无机杂化型比色湿度传感器可通过电学信号和颜色变化获取环境湿度,并因其特征颜色区分度高、稳定性好、制备工艺简单等优点,在湿度监测领域具有广阔的应用前景,但其通常响应恢复时间长,从而不利于湿度实时监测.本文在聚酰亚胺(PI)-碘化镍(NiI₂)有机无机杂化材料中掺杂纳米SiO₂微球制备得到PI-SiO₂/NiI₂复合薄膜及比色湿度传感器,对其表面形貌和湿敏特性进行了研究.结果显示, PI-SiO₂/NiI₂薄膜具有蜂巢状的表面形貌,传感器的特征颜色显著,湿度响应时间小于1.5 s,恢复时间小于18 s.研究表明,纳米SiO₂微球掺杂能够较为显著地改善有机-无机杂化型比色湿度传感器的响应恢复特性,这对于传感器性能的提升具有一定参考意义.     

全耗尽绝缘体上硅氧化铪基铁电场效应晶体管存储单元单粒子效应计算机模拟研究

铁电场效应晶体管具有非挥发性、低功耗、读写速度快等优异的存储性能,是最有前景的新型半导体存储器件之一.为促进铁电场效应晶体管在辐射环境中的应用,本文利用计算机辅助设计软件对全耗尽绝缘体上硅氧化铪基铁电场效应晶体管存储单元的单粒子效应进行研究,分析了重离子不同入射位置及角度和漏极偏置电压对存储单元相关特性的影响.结果表明:重离子入射位置改变不会使氧化铪铁电层中相应的极化状态发生反向,但会影响存储单元输出电压瞬态变化,最敏感区域靠近漏-体结区域;随着重离子入射角度减小,存储单元输出电压峰值增大,读数据“0”时入射角度变化的影响更为明显;存储单元输出电压峰值受漏极偏置电压调制,读数据“1”时调制效应更为明显.本工作为全耗尽绝缘体上硅氧化铪基铁电场效应晶体管存储单元抗单粒子效应加固设计提供理论依据和指导.     

In掺杂h-LuFeO3光吸收及极化性能的第一性原理计算

h-LuFeO3是一种窄带隙铁电半导体材料,已被证明在铁电光伏领域有较好的应用前景.然而,较低的极化强度使光生电子-空穴对复合率大,限制了h-LuFeO3基铁电光伏电池效率的提高.为改善h-LuFeO3的极化强度,提高光吸收性质,本文利用第一性原理计算方法研究了In原子在h-LuFeO3不同位置的掺杂形成能,得到最稳定的掺杂位置,比较了h-Lu1-xInxFeO3(x=0,0.167,0.333,0.667)的带隙、光吸收性能及极化强度等性质.计算结果表明,随着In掺杂比例的增加,h-LuFeO3的晶格常数c/a比不断增大,铁电极化强度得到提高.当In:Lu=2:1时,材料杂质能级出现,Fe-O轨道杂化得到增强,提高了h-LuFeO3的光吸收性能.此工作证明了In掺杂是改善h-LuFeO3极化强度和光吸收系数的有效方法,对铁电光伏性能的提高提供一种新途径.     

铁电存储器~(60)Co γ射线及电子总剂量效应研究

以型号为FM28 V100的铁电存储器为研究对象,进行了~(60)Co γ射线和2 Me V电子辐照实验.研究了铁电存储器不同工作方式、不同辐射源下的总剂量辐射损伤规律,用J-750测试部分直流参数和交流参数,分析了存储器敏感参数的变化规律.实验结果表明:对动态、静态加电、静态不加电三种工作方式下的结果进行比较.其中静态加电工作方式下产生的陷阱电荷最多,是存储器最恶劣的工作方式;器件的一些电参数随总剂量发生变化,在功能失效之前部分参数已经失效;在静态加电这种最恶劣的工作方式下,得到~(60)Co γ射线比电子造成更加严重的辐照损伤.     

选择性埋氧层上硅器件的单粒子瞬态响应的温度相关性

本文建立了90 nm工艺下的绝缘体上硅浮体器件和选择性埋氧层上硅器件模型,通过器件电路混合仿真探究了工作温度对上述两种结构的多级反相器链单粒子瞬态脉冲宽度以及器件内部电荷收集过程的影响.研究表明, N型选择性埋氧层上硅器件相较于浮体器件具有更好的抗单粒子能力,但P型选择性埋氧层上硅器件的抗单粒子能力在高线性能量转移值下与浮体器件基本相同.同时电荷收集的温度相关性分析表明,N型选择性埋氧层上硅器件只存在漂移扩散过程,当温度升高时其电荷收集量变化很小,而N型浮体器件存在双极放大过程,电荷收集量随着温度的升高而显著增加;另外, P型选择性埋氧层上硅器件和浮体器件均存在双极放大过程,当温度升高时P型选择性埋氧层上硅器件衬底中的双极放大过程越来越严重,由于局部埋氧层的存在,反而抑制了其源极的双极放大过程,导致它的电荷收集量要明显少于P型浮体器件.因此选择性埋氧层上硅器件比浮体器件更好地抑制了温度对单粒子瞬态脉冲的影响.     

Electronic structure and magnetic properties of （Mn,N）-codoped ZnO

The electronic structures and magnetic properties of（Mn, N）-codoped Zn O are investigated by using the firstprinciples calculations. In the ferromagnetic state, as N substitutes for the intermediate O atom of the nearest neighboring Mn ions, about 0.5 electron per Mn^2＋ion transfers to the N^2-ion, which leads to the high-state Mn ions（close to ＋2.5）and trivalent N3-ions. In an antiferromagnetic state, one electron transfers to the N2-ion from the downspin Mn2＋ion,while no electron transfer occurs for the upspin Mn^2＋ion. The（Mn, N）-codoped Zn O system shows ferromagnetism,which is attributed to the hybridization between Mn 3d and N 2p orbitals.     

室温下用脉冲激光沉积E-BN薄膜

 在利用等离子体增强脉冲激光沉积系统沉积立方氮化硼（cBN）薄膜时，发现了氮化硼（BN）材料的E-BN相，并利用扫描电镜和红外吸收光谱及X射线衍射技术对薄膜样品进行了分析，得到了制备较高质量E-BN薄膜的一些热力学参数及时间参数，验证了现有的E-BN结构的形成理论。     

HfO2基铁电场效应晶体管读写电路的单粒子翻转效应模拟

使用器件-电路仿真方法搭建了氧化铪基铁电场效应晶体管读写电路,研究了单粒子入射铁电场效应晶体管存储单元和外围灵敏放大器敏感节点后读写数据的变化情况,分析了读写数据波动的内在机制.结果表明:高能粒子入射该读写电路中的铁电存储单元漏极时,处于"0"状态的存储单元产生的电子空穴对在器件内部堆积,使得栅极的电场强度和铁电极化增大,而处于"1"状态的存储单元由于源极的电荷注入作用使得输出的瞬态脉冲电压信号有较大波动;高能粒子入射放大器灵敏节点时,产生的收集电流使处于读"0"状态的放大器开启,导致输出数据波动,但是其波动时间仅为0.4 ns,数据没有发生单粒子翻转能正常读出.两束高能粒子时间间隔0.5 ns先后作用铁电存储单元漏极,比单束高能粒子产生更大的输出数据信号波动,读写"1"状态的最终输出电压差变小.     

Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备了Nd掺杂Bi₄Ti₃O₁₂(Bi_4-xNd_xTi₃O₁₂, x=0.00,0.30,0.45,0.75,0.85,1.00,1.50)铁电薄膜样品.研究了Nd掺杂对Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的微结构和铁电性能的影响.研究结果表明:Nd掺杂未改变Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的基本晶体结构.在掺杂量x<0.45时,Nd³⁺只取代类钙钛矿层中的A位Bi³⁺.当x=0.45时,样品剩余极化强度达最大值,在270kV·cm^-1的电场下为32.7μC·cm^-2.掺杂量进一步增加时,结构无序度开始明显增大,Nd³⁺开始进入(Bi₂O₂)²⁺层,削弱其绝缘层和空间电荷库的作用,导致材料剩余极化逐渐下降.当掺杂量x达到1.50时,掺杂离子最终破坏(Bi₂O₂)²⁺层的结构,材料发生铁电-顺电相变.