基于GEANT4模拟分析不同能量质子在CMOS APS中的位移损伤研究

作     者：臧航 刘方 贺朝会 谢飞 白雨蓉 黄煜 王涛 ZANG Hang;LIU Fang;HE Chaohui;XIE Fei;BAI Yurong;HUANG Yu;WANG Tao

作者机构：西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2022年第56卷第3期

页      面：546-553页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：科学挑战专题项目(TZ2018004) 国家自然科学基金(11975179) 

主　　题：位移损伤 互补金属氧化物半导体APS 非电离能量损失 空间站轨道 

摘      要：本文针对图像传感器在空间辐射环境中电学性能退化问题,采用蒙特卡罗方法基于互补金属氧化物半导体(CMOS)APS器件建立几何模型,开展不同能量质子与靶原子的相互作用过程研究。通过研究不同能量质子辐照下初级碰撞原子的能谱分布及平均位移损伤能量沉积随质子能量的变化,讨论不同能量质子及空间站轨道质子能谱下在CMOS APS器件中位移损伤的差异。计算结果表明:随着入射质子能量的增大,辐照产生的初级碰撞原子的最大能量及核反应产生的初级碰撞原子(PKA)对位移损伤能量沉积的贡献逐步增加;对于大于1 MeV的质子辐照,CMOS APS器件中位移损伤研究可忽略氧化层的影响;不同能量的质子和CREME96程序中空间站轨道质子能谱下器件中位移损伤能量沉积分布结果显示,3.5 MeV质子与该空间站轨道质子能谱在器件敏感区中产生的总位移损伤能量沉积相近。该工作对模拟空间站轨道质子辐照下电子器件暗电流增长研究中辐照实验的能量选择,提供了参考依据。