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。     

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     

Altera SRAM型FPGA器件总剂量辐射损伤及退火效应

为了考核FPGA器件空间使用时的抗辐射能力,对Altera SRAM型FPGA器件60Co γ辐照后的总剂量辐射损伤效应及退火效应进行了研究。通过不同模块实现相同的分频功能,比较了不同模块输出波形随总剂量、退火时间的变化关系;通过实现不同源程序所需的模块不同,比较了不同模块、不同源程序功耗电流随总剂量、退火时间的变化关系。分析了功耗电流在不同退火温度下恢复的原因,讨论了不同退火温度下功耗电流恢复幅度的差异。测量了输出端口的高低电平,分析了高低电平随总剂量、退火时间的变化关系。实验结果表明：氧化物正电荷的退火导致了不同退火温度下的功耗电流的恢复,并且浅能级亚稳态的氧化物正电荷的数量多于深能级氧化物正电荷的数量;随着退火时间的增加,功能恢复为突变过程,而功耗电流的恢复为渐变过程。     

浮栅ROM集成电路空间低剂量率辐射失效时间预估

利用60Coγ射线开展了浮栅ROM集成电路（AT29C256）总剂量辐照实验， 研究了集成 电路功耗电流和出错数在不同剂量率下的辐射响应；按照定义的失效标准和外推实验技术， 探索了集成电路参数失效与功能失效时间随辐射剂量率的变化关系；根据失效时间与辐射剂 量率的函数关系，预估了浮栅ROM集成电路AT29C256(9911)和AT29C256(9939)空间低剂量率辐射失效时间. 关键词： 低剂量率 辐射损伤 失效时间 总剂量     

辐照下背栅偏置对部分耗尽型绝缘层上硅器件背栅效应影响及机理分析

基于部分耗尽型绝缘层上硅（SOI）器件的能带结构,从电荷堆积机理的电场因素入手,为改善辐照条件下背栅Si/SiO₂界面的电场分布,将半导体金属氧化物（MOS）器件和平板电容模型相结合,建立了背栅偏置模型.为验证模型,利用合金烧结法将背栅引出加负偏置,对NMOS和PMOS进行辐照试验,得出:NMOS背栅接负压,可消除背栅效应对器件性能的影响,改善器件的前栅I-V特性;而PMOS背栅接负压,则会使器件的前栅I-V性能恶化.因此,在利用背栅偏置技术改善SOI/NMOS器件性能的同时,也需要考虑背栅偏置对PMOS的影响,折中选取偏置电压.该研究结果为辐照条件下部分耗尽型SOI/MOS器件背栅效应的改善提供了设计加固方案,也为宇航级集成电路设计和制造提供了理论支持.     

三维H形栅SOINMOS器件总剂量条件下的单粒子效应

本文通过数值模拟研究了H形栅SOI NMOS器件在总剂量条件下的单粒子效应. 首先通过分析仿真程序中影响迁移率的物理模型, 发现通过修改了的由于表面散射造成迁移率退化的Lombardi模型, 仿真的SOI晶体管转移特性和实测数据非常符合. 然后使用该模型, 仿真研究了处于截止态 (V_D=5V) 的 H形栅SOI NMOS器件在总剂量条件下的单粒子效应. 结果表明: 随着总剂量水平的增加, 器件在同等条件的重离子注入下, 产生的最大漏极电流脉冲只是稍有增大, 但是漏极收集电荷随总剂量水平大幅增加. 关键词： 单粒子脉冲电流 漏极收集电荷 总剂量效应     

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.     

金属氧化物半导体场效应管长期辐射效应的数值模拟

将粒子输运的蒙特卡罗方法与器件数值模拟的有限体积法相耦合来模拟典型金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的长期辐射效应。二氧化硅中的陷阱电荷及硅中的自由电子和空穴均使用漂移扩散模型来描述,入射粒子的能量沉积可作为源项耦合至漂移扩散模型方程,并根据有限体积法得到控制方程的离散格式,方程的数值解即为MOSFET的长期辐射响应结果。使用该方法模拟了MOSFET受射线粒子辐照后的阈值电压漂移与关态漏电流现象。结果表明,耦合方法适用于典型半导体器件长期辐射效应模拟,其阈值电压漂移及漏电流计算结果与文献符合较好。     

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。     

金属氧化物半导体场效应管长期辐射效应的数值模拟

将粒子输运的蒙特卡罗方法与器件数值模拟的有限体积法相耦合来模拟典型金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)的长期辐射效应。二氧化硅中的陷阱电荷及硅中的自由电子和空穴均使用漂移扩散模型来描述,入射粒子的能量沉积可作为源项耦合至漂移扩散模型方程,并根据有限体积法得到控制方程的离散格式,方程的数值解即为MOSFET的长期辐射响应结果。使用该方法模拟了MOSFET受射线粒子辐照后的阈值电压漂移与关态漏电流现象。结果表明,耦合方法适用于典型半导体器件长期辐射效应模拟,其阈值电压漂移及漏电流计算结果与文献符合较好。     

Experimental study on radiation effects in floating gate read-only-memories and static random access memories

Radiation effects of the floating gate read-only-memory (FG ROM) and the static random access memory (SRAM) have been evaluated using the 14~MeV neutron and 31.9MeV proton beams and Co-60 $\gamma $-rays. The neutron fluence, when the first error occurs in the FG ROMs, is at least 5 orders of magnitude higher than that in the SRAMs, and the proton fluence, 4 orders of magnitude higher. The total dose threshold for Co-60 $\gamma $-ray irradiation is about 10$^{4}$~rad (Si) for both memories. The difference and similarity are attributed to the structure of the memory cells and the mechanism of radiation effects. It is concluded that the FG ROMs are more reliable as semiconductor memories for storing data than the SRAMs, when they are used in the satellites or space crafts exposed to high energy particle radiation.     

静态存储器型现场可编程门阵列总剂量辐射损伤效应研究

本文从FPGA器件内部最基本的CMOS单元出发,分析了器件功能失效时反相器输出波形随累积剂量的变化关系,进而研究Altera SRAM型FPGA器件⁶⁰Co γ射线辐照后的总剂量辐射损伤效应.实验结果表明:由于场氧漏电和结构漏电的影响,随着累积剂量的增加输出波形发生畸变,峰峰值变为原来的十分之一左右,但输出波形还有相对的高低电平;同时,输出高电平不能保持原有的状态,迅速地向低电平转换,并且转换速度随着累积剂量的增加而加快,输出低电平相对初始值有一定程度抬高;由于栅氧厚度变薄,输出波形 关键词： 60Coγ')" href="#">⁶⁰Coγ 总剂量辐射损伤效应 SRAM型FPGA CMOS单元     

The effects of 60Co γ-ray irradiation on the DC characteristics of enhancement-mode AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors

The effects of 60Co γ-ray irradiation on the DC characteristics of AlGaN/GaN enhancement-mode high-electron-mobility transistors (E-mode HEMTs) are investigated. The results show that having been irradiated by 60Co γ-rays at a dose of 3 Mrad (Si), the E-mode HEMT reduces its saturation drain current and maximal transconductance by 6% and 5%, respectively, and significantly increases both forward and reverse gate currents, while its threshold voltage is affected only slightly. The obvious performance degradation of E-mode AlGaN/GaN HEMTs is consistent with the creation of electronegative surface state charges in the source-gate spacer and gate-drain spacer after being irradiated.     

60Co γ射线辐射对AlGaN/GaN HEMT器件的影响

采用⁶⁰Co γ射线辐射源对非钝化保护的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件进行了1 Mrad(Si)的总剂量辐射,实验发现辐射累积剂量越大,器件尺寸越小,器件饱和漏电流和跨导下降越明显,同时辐射后器件栅泄漏电流明显增大,而阈值电压变化很小. 对辐射前后器件的沟道串联电阻和阈值电压变化的分析表明,辐射感生表面态负电荷的产生是造成AlGaN/GaN HEMT器件电特性退化的主要原因之一. 关键词： AlGaN/GaN HEMT器件 γ射线辐射 表面态     

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     

Influence of 60Co gamma radiation on fluorine plasma treated enhancement-mode high- electron-mobility transistor

AlGaN/GaN depletion-mode high-electron-mobility transistor(D-HEMT) and fluorine(F) plasma treated enhancement-mode high-electron-mobility transistor(E-HEMT) are exposed to 60Co gamma radiation with a dose of 1.6 Mrad(Si).No degradation is observed in the performance of D-HEMT.However,the maximum transconductance of E-HEMT is increased after radiation.The 2DEG density and the mobility are calculated from the results of capacitance-voltage measurement.The electron mobility decreases after fluorine plasma treatment and recovers after radiation.Conductance measurements in a frequency range from 10 kHz to 1 MHz are used to characterize the trapping effects in the devices.A new type of trap is observed in the F plasma treated E-HEMT compared with the D-HEMT,but the density of the trap decreases by radiation.Fitting of G p /ω data yields the trap densities D T =(1-3) × 10 12 cm-2 · eV-1 and D T =(0.2 0.8) × 10 12 cm-2 ·eV-1 before and after radiation,respectively.The time constant is 0.5 ms-6 ms.With F plasma treatment,the trap is introduced by etch damage and degrades the electronic mobility.After 60Co gamma radiation,the etch damage decreases and the electron mobility is improved.The gamma radiation can recover the etch damage caused by F plasma treatment.     

p型金属氧化物半导体场效应晶体管低剂量率辐射损伤增强效应模型研究

对一种非加固4007电路中p型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)在不同剂量率条件下的电离辐射损伤效应及高剂量率辐照后的退火效应进行了研究. 通过测量不同剂量率条件下PMOSFET的亚阈I-V特性曲线,得到阈值电压漂移量随累积剂量、退火时间的变化关系. 实验发现,此种型号的PMOSFET具有低剂量率辐射损伤增强效应. 通过描述H⁺在氧化层中的输运过程,解释了界面态的形成原因,初步探讨了非加固4007电路中PMOSFET低剂量率辐射损伤增强效应模型. 关键词： p型金属氧化物半导体场效应晶体管 60Co γ射线')" href="#">⁶⁰Co γ射线 电离辐射损伤 低剂量率辐射损伤增强效应     

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     

Cytotoxic and radiosensitizing effects of nano-C<Subscript>60 </Subscript>on tumor cells in vitro

There is growing evidence in recent years that the pristine fullerene may be endowed with strong pro-oxidant capacity to biological samples. In this investigation we tested the hypothesis that water-soluble fullerene-C₆₀ (nano-C₆₀) may interact with ionizing radiation enhancing its antiproliferative effects. The two tumor cell lines with different radiosensitivity B16 and SMMU-7721 were treated by a combination of pristine fullerene and ⁶⁰Co γ irradiation. We measured cell survival rates, apoptotic characteristics, reactive oxygen species (ROS) production and alteration of cell diameter with or without γ-irradiation. There was reduced survival with B16 and SMMU-7721 cells exposed to nano-C₆₀, with the inhibitory concentrations reducing the viability by 50% to 65 part per billion (ppb) and 150 ppb respectively. For cells exposed to nano-C₆₀ prior to γ-irradiation, damage to cell membranes and increased numbers of apoptotic cells were detected by morphologic Hoechst-staining analysis and Annexin V/propidium iodide double-staining. In cells exposed to nano-C₆₀, there were increased levels of ROS, as measured by fluorescence detection under laser confocal microscopy. Preincubation with non-toxic pristine C₆₀ before γ-ray caused enlargement of cells with increased diameter. The results show that nano-C₆₀ inhibits the growth of tumor cells at certain concentrations and increases the effects of ⁶⁰Co γ-irradiation, possibly through the elevated production of cellular ROS and the membrane disruption. Data in this study indicates a possible consideration of using C₆₀ as a candidate of sensitization modifier in tumor radiation biology.     

双极电压比较器电离辐射损伤及剂量率效应分析

为了对双极电压比较器在电离辐射环境下的损伤变化特征及其剂量率效应进行研究,选择一组器件,在不同偏置条件下进行60Coγ高低剂量率的辐照和退火试验.结果表明:电压比较器的电源电流、偏置电流及失调电压等多个关键参数都有不同程度的蜕变;偏置条件对于电压比较器的辐射响应有很大影响;此外,不同公司生产的同种型号电路表现出不同的剂量率效应;通过对测试结果分析,系统地讨论了各参数变化的原因,并结合电离损伤退火特性,探讨了各剂量率效应形成的机理.研究结果对工程应用考核提供了参考,而且为设计抗辐射加固器件提供了依据.