半导体器件HPM损伤脉宽效应机理分析

HPM能量在半导体器件损伤缺陷区的热量沉积以及向周围材料的热量扩散,是造成半导体器件损伤脉宽效应的机理;分别得到了全脉宽段、长脉宽段和短脉宽段的损伤经验公式,该损伤经验公式能较好地对实验和理论模拟效应数据进行拟合。     

激光波长及脉宽对光学材料抗损伤性能的影响

 基于能带理论,利用激光与光学材料相互作用的理论模型,研究了激光辐照下材料导带自由电子数密度的变化,讨论了材料损伤阈值与激光波长、脉冲宽度、材料禁带宽度之间的关系,数值分析了激光波长和脉冲宽度对损伤阈值的影响。结果表明:当脉宽小于1 ps时,材料损伤阈值随脉宽增大而减小;当脉宽大于1 ps时,材料损伤阈值随脉宽增大而增大;激光波长为10 fs~10 ns,损伤阈值随着波长的减小而减小。     

γ脉宽对电子器件瞬时辐照效应的影响

采用了2种γ脉冲辐射源,在脉冲宽度分别约为20,50,150 ns,剂量率为106～109 Gy(Si)·s-1下,对5种不同类型的电子器件进行了辐照试验并对其辐照响应进行了分析,比较了不同脉冲宽度条件下辐照响应的差异。实验结果表明：脉冲宽度是影响瞬时辐照效应的重要因素,γ脉冲宽度越宽,辐照响应越强,分离器件比集成电路受脉宽的影响更明显。     

微波器件HPM效应

高功率微波（HPM）效应实验系统由微波辐射源、效应物和监测系统等组成。微波源产生并辐射电磁波，实验中的微波辐射源分为窄带微波源和超宽谱（UWB）源两种。实验效应物包括低噪高放、TR管、限幅器、混频器和微波组件——被动雷达探测系统RF装置等。详细介绍了这些微波器件和微波组件的基本组成、特性、工作原理和性能，同时介绍了不同效应物的实验系统、实验方法、效应现象和损伤判据。监测系统对目标状态、辐射源状态进行监视，在注入实验中对效应物的注入功率进行测量，在辐照实验中对目标附近的辐射场进行测试标定，为实验结果的分析提供数据。为避免损伤累积效应，损伤实验注入脉冲次数不超过4次。     

基于效应数据的微波器件HPM效应分析及建模方法

 HPM对微波器件的输出脉冲影响主要有幅度变化、脉宽变化、相位变化以及暂时性压制,以此为基础建立了4种效应参量的模型,分别是衰减因子、脉宽、相移和压制时间。在建立效应参量模型时,参照分离变量法,提出使用加权函数的方法把多维函数分解成多个１维函数相乘,基本解决了利用有限实验数据建立数学模型的问题。给出了利用效应数据建立数学模型所常用的几种数据处理方法,如曲线拟合、查表／插值和概率统计,并给出了该方法在TR放电管效应评估中的使用实例。     

基于效应数据的微波器件HPM效应分析及建模方法

HPM对微波器件的输出脉冲影响主要有幅度变化、脉宽变化、相位变化以及暂时性压制,以此为基础建立了4种效应参量的模型,分别是衰减因子、脉宽、相移和压制时间。在建立效应参量模型时,参照分离变量法,提出使用加权函数的方法把多维函数分解成多个１维函数相乘,基本解决了利用有限实验数据建立数学模型的问题。给出了利用效应数据建立数学模型所常用的几种数据处理方法,如曲线拟合、查表／插值和概率统计,并给出了该方法在TR放电管效应评估中的使用实例。     

半导体器件单粒子效应的加速器模拟实验

着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级,从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。实验测得静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面为10-7 cm2·bit-11量级,单粒子翻转重离子LET阈值为4～8MeV·cm2/mg,重离子单粒子翻转饱和截面为10-7 cm2·bit-1量级。     

半导体器件单粒子效应的加速器模拟实验

 着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级，从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。实验测得静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面为10^-7 cm²·bit^-11量级，单粒子翻转重离子LET阈值为4～8MeV·cm²/mg，重离子单粒子翻转饱和截面为10^-7 cm²·bit^-1量级。     

HPM效应实验中区间删失数据的处理与统计分析

在HPM效应实验中经常可以获得区间删失数据,为了能够合理利用这类数据对HPM效应进行有效分析,需要对它进行处理。根据电子器件的微波失效机理和实验现象,基于插值方法的思想,在充分利用删失数据信息情况下建立了不同阶插值精度的数据处理方法。理论分析可知,高阶精度处理方法要优于低阶精度方法。此外,根据构建的区间删失数据,通过统计分析可知,处理后数据与原始数据在统计意义上没有显著差异,可用于HPM效应研究,为数据的可靠分析提供了有利支撑。     

HPM效应实验中区间删失数据的处理与统计分析

在HPM效应实验中经常可以获得区间删失数据,为了能够合理利用这类数据对HPM效应进行有效分析,需要对它进行处理。根据电子器件的微波失效机理和实验现象,基于插值方法的思想,在充分利用删失数据信息情况下建立了不同阶插值精度的数据处理方法。理论分析可知,高阶精度处理方法要优于低阶精度方法。此外,根据构建的区间删失数据,通过统计分析可知,处理后数据与原始数据在统计意义上没有显著差异,可用于HPM效应研究,为数据的可靠分析提供了有利支撑。     

激光对半导体材料损伤的机理研究

研究了半导体材料对激光的吸收机制。运用一维热传导方程以及载流子耦合扩散方程研究了激光与半导体材料相互作用的热输运、自由载流子输运过程。分析了半导体材料的热学损伤、力学损伤,以及光电探测器的击穿损伤机制。应用数值模拟的方法对Nd:YAG脉冲激光(1.06μm)辐照下感兴趣的半导体材料PbS内部瞬时温度场分布进行了模拟。     

双极型晶体管高功率微波的损伤机理

在模拟集成电路的抗高功率微波加固研究中,对电路中的单个晶体管进行高功率微波损伤机理研究。对晶体管进行洲入微波损伤效应实验和失效分析,得到了双极型晶体管损伤的基本规律。损伤效应实验采用注入法,分别从晶体管的三极注入微波,得到了损伤结果。对样品进行的失效分析探明了器件的损伤部位和失效机理。结果表明,高功率微波注入主要造成B-E结的退化和损伤;从基极注入微波最易损伤晶体管,而从集电极注入则相反。     

双极型晶体管高功率微波的损伤机理

在模拟集成电路的抗高功率微波加固研究中,对电路中的单个晶体管进行高功率微波损伤机理研究。对晶体管进行洲入微波损伤效应实验和失效分析,得到了双极型晶体管损伤的基本规律。损伤效应实验采用注入法,分别从晶体管的三极注入微波,得到了损伤结果。对样品进行的失效分析探明了器件的损伤部位和失效机理。结果表明,高功率微波注入主要造成B-E结的退化和损伤;从基极注入微波最易损伤晶体管,而从集电极注入则相反。     

引信高功率微波电磁辐射效应数据的FCM分析

高功率微波(HPM)电磁脉冲对引信辐照实验的数据分析是研究其电磁效应中的一个重要问题,数据分析的主要困难在于HPM电磁效应数据的高维复杂性。通过聚类算法设计,采用模糊C均值聚类(FCM)算法对某无线电引信的高功率微波电磁效应数据进行分析处理,利用其类内相似和类间相异的原则,经迭代运算,实现HPM对无线电引信效应数据的脉宽、峰值功率、功率密度等参数间的识别和分类。结果表明：采用FCM算法能够得到HPM对某引信的最佳聚类中心,即致使引信失效的最佳干扰阈值,证明了算法的有效性。     

半导体闪络引起的材料表面破坏现象研究

长期以来,沿半导体表面的闪络现象使得很多高功率半导体器件只能工作在相对较低的电场下,限制了它们的发展,而目前对半导体闪络的物理机理尚不明确.开展了冲击高压下Si及GaAs半导体的表面闪络实验,通过红外摄影观察到闪络过程中半导体表面存在的细丝状电流通道,且发现电极中央区域会出现明显红外辐射集中点.在闪络后的材料表面可以观察到细丝状破坏现象,其中在破坏后的n100型Si材料表面的细丝通道周围发现了凹坑形结构,凹坑中心存在圆锥状突起.结合电极边缘细丝状的破坏现象,讨论了电极边缘的热注入和内部多数载流子的弛豫特性 关键词： 半导体 表面闪络 细丝电流 表面破坏     

A full numerical calculation of the Franz--Keldysh effect on magnetoexcitons in a bulk semiconductor

We have performed a full numerical calculation of the Franz--Keldysh (FK) effect on magnetoexcitons in a bulk GaAs semiconductor. By employing an initial value method in combination with the application of a perfect matched layer, the numerical effort and storage size are dramatically reduced due to a significant reduction in both computed domain and number of base functions. In the absence of an electric field, the higher magnetoexcitonic peaks show distinct Fano lineshape due to the degeneracy with continuum states of the lower Landau levels. The magnetoexcitons that belong to the zeroth Landau level remain in bound states and lead to Lorentzian lineshape, because they are not degenerated with continuum states. In the presence of an electric field, the FK effect on each magnetoexcitonic resonance can be identified for high magnetic fields. However, for low magnetic fields, the FK oscillations dominate the spectrum structure in the vicinity of the bandgap edge and the magnetoexcitonic resonances dominate the spectrum structure of higher energies. In the moderate electric fields, the interplay of FK effect and magnetoexcitonic resonance leads to a complex and rich structure in the absorption spectrum.     

光导开关非线性导通时的载流子累加效应

利用半导体激光器作为触发源,对砷化镓光导开关进行了实验研究,重点研究了载流子累加效应对开关输出特性的影响。实验结果表明,光导开关的导通机制与内部载流子数的多少直接相关,当开关中的载流子数积累到雪崩碰撞电离条件,开关就会发生非线性导通。采用低能量光脉冲序列触发光导开关,获得了高功率输出,降低了开关非线性导通时的触发光能和偏置电压,对于光导开关的应用具有重要意义。