检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2024年第5期73卷 85-91页

作者：白雨蓉李培何欢刘方李薇贺朝会西安交通大学核科学与技术学院西安710049

磷化铟(InP)材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、耐高温、抗辐照等优点,是制备航天器电子器件的优良材料.近地轨道内的质子和α粒子对近地卫星威胁巨大,其在InP电子器件中产生的位移损失效应是导致InP电子器件电学性能下降的主要因素.... 详细信息

磷化铟(InP)材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、耐高温、抗辐照等优点,是制备航天器电子器件的优良材料.近地轨道内的质子和α粒子对近地卫星威胁巨大,其在InP电子器件中产生的位移损失效应是导致InP电子器件电学性能下降的主要因素.本文使用蒙特卡罗软件Geant4研究近地轨道的质子与α粒子分别经过150μm二氧化硅和2.54 mm铝层屏蔽后,在500/1000/5000μm InP材料中产生的非电离能量损失(non-ionizing energy loss,NIEL)、平均非电离损伤能随深度分布以及年总非电离损伤能.研究发现:低能质子射程短且较易发生非电离反应,入射粒子能谱中低能粒子占比越大,材料厚度越小,NIEL值越大;计算质子和α粒子年总非电离损伤能,质子的年总非电离损伤能占比达98%,表明质子是近地轨道内产生位移损伤的主要因素;α粒子年总非电离损伤能占比小,但其在InP中的NIEL约为质子的2-10倍,应关注α粒子在InP中产生的单粒子位移损伤效应.本文计算为InP材料在空间辐射环境的应用提供了参考依据.

关键词：磷化铟位移损伤 Geant4 非电离能量损失近地轨道

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InP中子位移损伤效应的Geant4模拟

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物理学报 2022年第8期71卷 71-78页

作者：李薇白雨蓉郭昊轩贺朝会李永宏西安交通大学核科学与技术系西安710049

磷化铟(In P)作为第二代化合物半导体材料,抗辐照能力强,光电转换效率高,在光子领域和射频领域具有优势.大气空间中, In P半导体器件受大气中子辐照影响,器件性能发生退化.本文采用蒙特卡罗模拟软件Geant4对In P中子辐照效应进行模拟,得... 详细信息

磷化铟(In P)作为第二代化合物半导体材料,抗辐照能力强,光电转换效率高,在光子领域和射频领域具有优势.大气空间中, In P半导体器件受大气中子辐照影响,器件性能发生退化.本文采用蒙特卡罗模拟软件Geant4对In P中子辐照效应进行模拟,得到In P中不同能量中子产生的位移损伤初态分布.结果表明:在微米量级内,非电离能量损失(NIEL)随深度均匀分布,在厘米及更高量级上, NIEL随着入射深度的增大而降低,当靶材料足够厚时可以降低至零;分析1—20 Me V中子入射3μm In P产生的NIEL及其随深度分布,发现NIEL随入射中子能量的增加呈现出先升后降的趋势,该趋势主要由非弹性散射反应产生的初级反冲原子(PKA)造成;分析1—20 Me V中子入射3μm In P产生的PKA种类、能量,发现In/P的PKA占比较大,是产生位移损伤的主要因素,中子能量越高, PKA的种类越丰富, PKA最大动能越大,但PKA主要分布在低能部分.研究结果对In P基5G器件在大气中子辐射环境中的长期应用具有理论和指导价值.

关键词：中子 InP 位移损伤非电离能量损失

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基于GEANT4模拟分析不同能量质子在CMOS APS中的位移损伤研究

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原子能科学技术 2022年第3期56卷 546-553页

作者：臧航刘方贺朝会谢飞白雨蓉黄煜王涛西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049

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... 详细信息

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。

关键词：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

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CCD及CMOS图像传感器的质子位移损伤等效分析

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现代应用物理 2019年第2期10卷 42-46页

作者：于新荀明珠郭旗何承发李豫东文林张兴尧周东中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院新疆理化技术研究所乌鲁木齐830011 新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011

对位移损伤敏感器件CCD及CMOS图像传感器进行了3,10,23MeV质子辐照试验,获得了电荷转移效率及暗电流退化程度分别随非电离能量损失(NIEL)变化的线性关系,验证了基于NIEL的位移损伤等效方法的可行性。为准确预测抗辐射加固工程中,器件屏... 详细信息

对位移损伤敏感器件CCD及CMOS图像传感器进行了3,10,23MeV质子辐照试验,获得了电荷转移效率及暗电流退化程度分别随非电离能量损失(NIEL)变化的线性关系,验证了基于NIEL的位移损伤等效方法的可行性。为准确预测抗辐射加固工程中,器件屏蔽结构带来的能量崎离、次级粒子等非理想因素对器件参数退化的影响,利用Geant4计算了不同质子能量下的NIEL值。结果表明,随着质子能量降低,计算得到的NIEL值与解析法给出的理想NIEL值的差异增大。因此,对于结构复杂的器件,有必要建立器件结构模型,以便准确计算NIEL。

关键词：位移损伤效应非电离能量损失 CCD CMOS

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InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱质子辐照损伤机理

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西安电子科技大学学报 2017年第4期44卷 151-155,161页

作者：王海丽吉慧芳孙树祥丁芃金智魏志超钟英辉李玉晓郑州大学物理工程学院河南郑州450001 中国科学院微电子研究所北京100029 中国空间技术研究院北京100086

对InP基高电子迁移率场效晶体管关键的InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱结构质子辐照损伤机理进行了研究.基于SRIM软件计算了50keV、75keV和200keV质子在量子阱中的投影射程和诱生空位缺陷信息.随着质子能量增加,质子注入深度逐渐增加并最终... 详细信息

对InP基高电子迁移率场效晶体管关键的InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱结构质子辐照损伤机理进行了研究.基于SRIM软件计算了50keV、75keV和200keV质子在量子阱中的投影射程和诱生空位缺陷信息.随着质子能量增加,质子注入深度逐渐增加并最终逃逸出材料层.另外,在异质结附近诱生的空位缺陷个数先增加后减小,且As空位为主要的诱生缺陷.基于解析模型计算了不同能量质子入射下In_(0.52)Al_(0.48)As和In_(0.53)Ga_(0.47)As材料的非电离能量损失.随着质子能量增加,非电离能量损失先增加后减小,与辐照诱生缺陷密度随能量的变化趋势一致.最后通过辐照陷阱模型验证了诱生缺陷作为受主补偿中心对量子阱二维电子气的俘获作用,确定了非电离能量损失诱生空位缺陷为质子辐照主要的损伤机制.

关键词：高电子迁移率晶体管质子辐照空位缺陷非电离能量损失

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InP基HEMT质子辐照退化机制研究

InP基HEMT质子辐照退化机制研究

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作者：王海丽郑州大学

学位级别：硕士

InP基高电子迁移率场效晶体管（HEMT）具有电子迁移率高，噪声低，功耗低以及增益高等优点，在国防航天和卫星雷达等空间应用中具有极大的潜力。器件在空间辐照环境中应用时，将不可避免地受到各种粒子辐照的影响，且质子是空间环境中... 详细信息

InP基高电子迁移率场效晶体管（HEMT）具有电子迁移率高，噪声低，功耗低以及增益高等优点，在国防航天和卫星雷达等空间应用中具有极大的潜力。器件在空间辐照环境中应用时，将不可避免地受到各种粒子辐照的影响，且质子是空间环境中含量极为丰富的辐射粒子，研究InP基HEMT器件的质子辐照效应并提出相应的加固方案，对推动InP基HEMT器件和电路模块在航空航天等空间领域的应用具有十分重要的理论和工程价值。本文对InP基HEMT器件的质子辐照损伤机理进行了研究，通过SRIM缺陷仿真和非电离能量损失（NIEL）的计算，确定了NIEL诱生空位缺陷的质子辐照损伤机制。并通过对器件钝化层质子阻止能力的仿真，提出了基于BCB钝化的抗辐照加固方案。主要的研究工作和研究结果如下：\n 1、用SRIM软件对InP基HEMT器件关键结构InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱进行了质子辐照仿真，发现 As空位是主要的辐照诱生缺陷，并建立Sentaurus-TCAD辐照缺陷模型阐述了质子辐照损伤机理。\n 2、基于解析法和仿真法计算了NIEL，从NIEL的角度分析质子辐照损伤。随着入射质子能量增加，NIEL先增加后减小，与辐照诱生缺陷密度随着能量的变化趋势一致。\n 3、对HEMT器件进行抗辐照加固研究，仿真了不同钝化层的质子阻止能力。得到有机钝化层材料的抗辐照性能比无机钝化层强的结论，提出了基于BCB钝化加固的InP基HEMT器件结构和工艺制备方法。

关键词：高电子迁移率场效晶体管非电离能量损失质子辐照 BCB钝化抗辐照加固

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AC耦合硅微条探测器的研制

AC耦合硅微条探测器的研制

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作者：杨磊中国科学院研究生院（近代物理研究所）

学位级别：硕士

硅微条探测器有很高的能量分辨率和位置分辨率、很宽的能量线性范围、较快的时间响应等诸多优点，已被广泛应用于高能物理与核物理实验中。与DC耦合硅微条探测器相比，AC耦合读出将反向漏电流与信号隔离开来，避免了因辐射损伤导致的过... 详细信息

硅微条探测器有很高的能量分辨率和位置分辨率、很宽的能量线性范围、较快的时间响应等诸多优点，已被广泛应用于高能物理与核物理实验中。与DC耦合硅微条探测器相比，AC耦合读出将反向漏电流与信号隔离开来，避免了因辐射损伤导致的过大的漏电流流入前放，有效地提高了信噪比。因此，AC耦合硅微条探测器比DC耦合探测器具有明显的优越性。本文在分析硅微条探测器工作原理的基础上，对硅微条探测器的结构，特别是AC耦合的硅微条探测器的结构，进行了深入细致的探讨，设计了AC耦合硅微条探测器的器件构型和流片工艺，并利用Silvaco软件模拟验证了AC耦合硅微条探测器的工艺和器件参数。以此为基础，独立设计、制作了AC耦合硅微条探测器的光刻掩膜版图和引出PCB版。经过工艺流片和封装，得到了AC耦合硅微条探测器的样品，并利用放射源239u对AC耦合硅微条探测器样品进行了了一系列的性能测试，包括漏电流、全耗尽电压、C-V特性、能谱测试等。测试结果表明，自行研制的AC耦合硅微条探测器性能优越，漏电流非常小，约5n s trip，全耗尽电压为42V，在全耗尽电压下对239u衰变的α粒子的能量分辨率为0588%，可满足核物理与高能物理实验的要求。最后，用SRIM和自行编写的Matlab程序计算了入射粒子对硅探测器的非电离能量损失，对硅微条探测器的辐射损伤和工作寿命进行了评估。计算结果表明：重离子更容易引起硅探测器的辐射损伤，探测器可承受的最大辐射通量为Φ≈1×10m，Φ≈1×10m-2Φ≈5×10m，Φ≈4×10m。

关键词： AC耦合硅微条探测器非电离能量损失半导体工艺 p-n结掩膜版版图 PCB

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GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池0.05～2.80MeV质子辐照效应分析

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池0.05～2.80MeV质子辐照效应分析

引用

第十四届全国核物理大会暨第十届会员代表大会

作者：王荣刘运宏鲁明冯钊北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京师范大学核科学与技术学院北京市辐射中心

利用加速器提供的质子束,对GaInP/GaAs/Ge三结电池进行0.05～2.80MeV质子的辐照,用I-V特性和光谱响应测试结果对辐照后电池光电性能的变化进行表征,分析了太阳电

关键词： GaInP/GaAs/Ge三结电池移位损伤剂量非电离能量损失质子辐照

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移位损伤剂量模型及其应用

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空间科学学报 2005年第2期25卷 132-137页

作者：张庆祥韩建伟师立勤张振龙黄治中国科学院空间科学与应用研究中心北京100080

首先描述了移位损伤的机理及其影响器件性能的机制,引入了适合航天器工程抗辐射加固设计使用的移位损伤剂量模型,探讨了其在CCD器件电荷传输效率CTE,Si器件平均暗电流以太阳电池阵输出功率等工程参数衰降中的应用,介绍了建立的基于移... 详细信息

首先描述了移位损伤的机理及其影响器件性能的机制,引入了适合航天器工程抗辐射加固设计使用的移位损伤剂量模型,探讨了其在CCD器件电荷传输效率CTE,Si器件平均暗电流以太阳电池阵输出功率等工程参数衰降中的应用,介绍了建立的基于移位损伤剂量模型的空间环境中CCD器件CTE衰降预测模式,其结果与欧空局空间环境信息系统的计算结果相吻合.该程序在光电器件抗辐射加固设计中具有重要的应用价值.

关键词：移位损伤非电离能量损失光电器件暗电流剂量模型空间辐射航天器

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光电器件和微电子器件空间辐射效应研究—数值模拟、实验研究和空间飞行试验

光电器件和微电子器件空间辐射效应研究—数值模拟、实验研究和空...

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作者：张庆祥中国科学院空间科学与应用研究中心

学位级别：博士

本报告是作者在博士后期间开展的空间辐射效应研究工作的一个总结,主要包括五个方面的内容:一是分析了目前影响光电器性能的辐射损伤机制,研究了非电离能损(NIEL)和基于NIEL的移位损伤剂量模型(DDD)在光电器件移位损伤地面模拟实验和空... 详细信息

本报告是作者在博士后期间开展的空间辐射效应研究工作的一个总结,主要包括五个方面的内容:一是分析了目前影响光电器性能的辐射损伤机制,研究了非电离能损(NIEL)和基于NIEL的移位损伤剂量模型(DDD)在光电器件移位损伤地面模拟实验和空间环境中性能衰降预示中的应用.二是建立了三维蒙特卡罗粒子输运程序,该程序可以用于大型空间站和宇宙飞船舱内次级辐射环境的预测.三是通过调研掌握了国内外利用脉冲激光在单粒子效应模拟方面的最新研究成果,提出建立基于脉冲激光的商用器件单粒子效应敏感度筛选装置的初步考虑,介绍了初步实验研究的结果.四是介绍了通过实验确定微电子器件单粒子效应灵敏体积的研究工作.五是给出了针对我国拥有自主知识产权的高性能通用微处理器\"龙芯\"抗辐射能力评价的空间飞行试验方案,包括总剂量效应和单粒子效应地面模拟实验、器件在空间辐射环境中翻转率预测、效应检测载荷的初步考虑及可实现的技术指标等.

关键词：非电离能量损失质子传输脉冲激光单粒子效应空间飞行试验空间辐射效应光电器件微电子器件数值模拟

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