双极集成电路低剂量率辐射损伤增强效应的高温辐照加速实验

选择了四种典型双极集成电路,在两种不同剂量率下,开展了不同温度的高温辐照加速实验,测量了典型双极集成电路的辐射敏感参数在不同高温辐照下的变化规律。实验结果表明:高温辐照能够给出空间低剂量率辐射损伤增强效应的保守估计,且存在最佳辐照温度,最佳辐照温度随总剂量的增加向低温区漂移,随剂量率的增大向高温区漂移,在相同剂量率和总剂量下,输入级为NPN晶体管的双极集成电路比输入级为PNP晶体管的最佳辐照温度低。

双极晶体管ELDRS实验及数值模拟

对典型双极晶体管的低剂量率辐射损伤增强效应进行了实验和数值模拟研究。选取了两种类型的双极晶体管,利用60Co放射源开展了不同剂量率下的辐照实验,分析了双极晶体管基极电流等参数的变化规律;建立了衬底型NPN晶体管理论模型,利用半导体模拟软件模拟了载流子在氧化层中的输运、捕获及释放等物理过程,得到了NPN晶体管基极电流随总剂量和剂量率的变化规律。结果表明,双极晶体管在不同剂量率下表现出低剂量率辐射损伤增强效应,主要是因为高剂量率和低剂量率下晶体管基区氧化层内产生的氧化物陷阱电荷所形成的空间电场不同。

Burn-in对SRAM器件电离总剂量效应的影响

针对辐照前高温老练(Burn-in)影响SRAM器件的抗总剂量辐射能力问题,进行了实验研究。选取了3种不同工艺尺寸SRAM存储器,利用60 Co放射源对经过高温老炼和不经过高温老炼(No Burnin)的样品进行了总剂量辐照实验,测量了辐照引起的SRAM器件的数据位翻转数,得到了Burn-in对不同工艺尺寸SRAM器件总剂量效应的影响规律。针对0.25μm工艺SRAM器件开展了不同Burn-in温度影响器件抗辐射能力的实验研究,得到了器件抗辐射性能与Burn-in温度之间的关系。结果表明,SRAM器件的工艺尺寸越小,抗总剂量能力越强,且受Burn-in的影响越小;Burn-in时的温度越高,对器件的抗总剂量水平影响越大。

肌间隙入路经伤椎椎弓根内固定治疗胸腰椎骨折

胸腰椎骨折是最常见的脊柱损伤,对于需要手术治疗的病例,后路切开复位椎弓根螺钉内固定术是最常用的手术方式之一.传统后路手术中大范围椎旁肌的剥离和牵拉,致使椎旁肌缺血坏死及失神经支配,造成术后的平背畸形和顽固性腰背疼痛.跨伤椎内固定手术治疗远期易出现矫正高度及角度丢失等问题.为此,我院近年来开展了肌间隙入路经伤椎椎弓根内固定治疗无神经损伤表现的单节段胸腰椎骨折,取得了满意的临床及远期疗效,现报道如下.

股骨近端螺旋髓内钉和螺杆髓内钉内固定治疗股骨转子间骨折疗效比较

目的分析比较股骨近端螺旋髓内钉(HPFN)和螺杆髓内钉(SPFN)内固定治疗股骨转子间骨折的手术疗效和安全性。方法83例股骨转子问骨折的患者中43例采用HPFN内固定治疗,40例采用SPFN内固定治疗。记录并比较两组患者平均手术时间、术中出血量、术后下床活动时间、骨折愈合时间、颈干角改变及并发症等情况,并对患者进行影像学评估、随访及术后功能性及活动性评估。结果 HPFN组患者社会功能评分及活动性评分均明显高于SPFN组患者,而并发症发生率低于SPFN组患者,差异均有统计学意义(P<0.05或0.01)。两组患者平均手术时间、术中出血量、骨折愈合时间、术后下床活动时间及颈干角改变等的差异无统计学意义(均P>0.05)。结论 HPFN和SPFN均是治疗股骨转子间骨折的合适内固定器材,而HPFN在患者术后功能恢复及减少并发症方面优于SPFN。

伤椎椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎爆裂骨折疗效分析

目的探讨伤椎椎弓根螺钉固定法治疗胸腰椎爆裂骨折的疗效。方法回顾性分析29例胸腰椎骨折患者的临床资料，均采用伤椎椎弓根螺钉固定法治疗，观察记录术后患者脊髓功能、脊柱Cobb角及伤椎后凸等情况。结果手术均取得成功，住院期间2例出现深静脉血栓，经保守治疗后恢复；1例出现脑脊液漏，保守治疗后恢复：1例出现足跟部压疮，换药治疗后伤口愈合。术后随访9～28个月，所有患者均未见内固定失效，ASIA（美国脊柱损伤协会）神经功能分级明显提高，脊柱矢状位Cobb角，伤椎后凸角及椎体压缩比率与术前相比差异均有统计学意义（均P〈0．05）。结论经伤椎的椎弓根钉固定治疗胸腰椎骨折效果好，术后无复位丢失，临床疗效可靠。

CMOS有源像素图像传感器的辐照损伤效应

互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素(APS)图像传感器作为光电成像系统的核心器件,被广泛应用在空间辐射或核辐射环境中,辐照损伤是导致其性能退化,甚至功能失效的主要原因之一。阐述了不同辐射粒子或射线辐照损伤诱发CMOS APS图像传感器产生位移效应、总剂量效应和单粒子效应的损伤物理机制。综述和分析了辐照损伤诱发CMOS APS图像传感器暗信号增大、量子效率减小、饱和输出电压减小、噪声增大以及暗信号尖峰和随机电码信号(RTS)产生的实验规律和损伤机理。归纳并提出了CMOS APS图像传感器辐照损伤效应研究亟待解决的问题。

多量子阱激光二极管质子辐射效应及其退火特性

研究5和2MeV质子对法布里-珀罗（FP）腔结构及分布反馈（DFB）结构的多量子阱激光二极管的辐射效应，结果显示：在5×10^12～5×10^12cm^-2质子注量范围内，随着注量的增大，激光二极管阈值电流逐渐增大，电流电压特性的低压区电流渐渐增大。由^60Coγ总剂量实验结果推断：质子对实验器件的损伤源于质子位移效应。采用Trim程序的模拟结果表明：在2MeV质子射程以内，2MeV质子要比5MeV质子产生的空位数多。这使得相同辐照注量下，2MeV质子要比5MeV质子导致的阈值电流增大更多，损伤更为严重。激光二极管辐射损伤存在着正向偏置退火效应，FP和DFB结构的二极管具有相似的加电退火规律，均可拟合成指数衰减形式，退火曲线可以分成退火常数不同的几段进行拟合。正向偏置退火效应使得辐照期间，处于加电状态的激光二极管比处于短路状态的激光二极管退化程度有所减弱。

CCD辐射损伤效应及加固技术研究进展

综述了电荷耦合器件(CCD)在空间环境和核辐射领域中的辐射效应研究进展;阐述了不同粒子辐照CCD的损伤效应机理及暗电流、平带电压和电荷转移效率等敏感参数的退化机制;从制造工艺、器件结构、工作模式等方面介绍了CCD抗辐射加固技术;分析了CCD辐射效应研究的发展趋势。

CCD电离辐射效应损伤机理分析

研究了CCD电离辐射引起总剂量效应和瞬态电离效应的损伤机理。分析了总剂量效应导致CCD平带电压和阈值电压漂移、表面暗电流密度增大以及饱和输出电压下降的规律和机理。研究了单粒子瞬态电离辐射导致CCD单粒子瞬态电荷产生的机理;研究了瞬态脉冲电离辐射导致CCD信号电荷损失的机理。

CCD位移辐射效应损伤机理分析

研究了电荷耦合器件(CCD)位移辐射效应的损伤机理。分析了位移损伤诱发的体缺陷对CCD工作性能的影响。研究了位移损伤导致CCD电荷转移效率降低、体暗电流密度增大、暗电流尖峰以及随机电码信号(RTS)出现的规律和机理。

光电耦合器的反应堆中子辐射效应

选择3种典型光电耦合器开展了反应堆中子辐照实验,中子注量为3×1011~5×1012cm-2时,位移效应导致电流传输比下降,饱和压降提高。发光器件相同,探测器为Si PIN光电二极管的光电耦合器比探测器为Si NPN光敏晶体管的光电耦合器的初始电流传输比要小,但其抗位移损伤能力更强。探测器均为Si NPN光敏晶体管,发光器件为异质结LED要比硅两性掺杂LED的光电耦合器的电流传输比抗位移损伤能力提高2个量级;以光敏晶体管为探测器的光电耦合器,在较大的正向电流和输出负载电阻条件下工作可提高抗辐射水平。此外,光电耦合器的位移损伤存在加电退火效应。

InGaAsP多量子阱激光二极管及其组件的γ辐射效应

本工作进行多量子阱激光二极管及其组件的γ辐照实验研究,总剂量(以Si计)达5.5×104Gy。结果表明:多量子阱激光二极管抗γ射线辐照能力很强,在实验总剂量下,裸管形式的多量子阱激光二极管的P-I特性I、-V特性及中心波长基本未变化。而多量子阱激光二极管组件因包含光学窗口、耦合透镜及光纤等附属光学元件,这些附属元件受γ辐照后光学性能下降,最终导致激光二极管组件输出光功率随总剂量增大而下降,停止辐照后,不需加偏置,在室温下即能发生退火,使得斜率效率逐渐回升。

电荷耦合器件辐射效应理论分析与模拟试验方法研究

分析了CCD电离效应和位移损伤机理,建立了一种国产埋沟CCD器件物理模型,实现了CCD信号电荷动态转移过程的数值模拟,计算了1MeV1、4MeV中子引起的CCD电荷转移效率的变化规律.建立了线阵CCD辐照效应离线测量系统,实现了CCD辐射敏感参数测试.利用Co-60γ源和反应堆脉冲中子,开展了商用器件总剂量和中子位移损伤效应模拟试验,在不同辐照条件下,给出了暗电流信号、饱和电压信号、电荷转移效率以及像元不均匀性的变化情况.

中子辐照诱导Si PIN光电二极管暗电流增大的数值模拟

分析了中子辐照诱导Si PIN光电二极管暗电流增大现象的机理,建立了Si PIN光电二极管的器件物理模型和中子辐照效应模型。运用MEDICI软件进行数值模拟计算,得出了1MeV中子在辐照注量为1010～1014cm-2时,Si PIN光电二极管暗电流变化的初步规律。数值模拟结果与相关文献给出的实验结果吻合较好。

TCD132D线阵CCD总剂量效应的实验分析

研究了60Coγ辐照TCD132D线阵CCD的总剂量效应实验结果;分析了CCD受总剂量效应影响后暗信号和饱和输出电压的典型波形;得出了CCD分别在不加偏置电压、加偏置电压加驱动信号和加偏置电压不加驱动信号三种工作状态下,受60Coγ辐照后暗信号电压和饱和输出电压随总剂量累积的变化规律,并进行了损伤机理分析。

光敏晶体管的中子位移损伤效应研究

通过开展光敏晶体管的反应堆中子辐照实验,获得位移效应实验结果,并分析位移损伤机理。研究发现,在3×1011～5×1012 cm-2中子注量范围内,光敏晶体管增益和光响应度的下降导致集电极输出电流下降。增益的倒数与注量的增加呈线性关系,注入电流越大,线性关系的斜率越小。理论分析表明,通过提高基区掺杂水平或减小基区宽度,可提高增益的抗辐射水平;不同反向偏置电压下的初级光电流辐照前基本相同,随着辐照注量的增大,差异逐渐增大,反向偏置电压越大,初级光电流的退化越小;通过采用PIN结构或加大反向偏置电压来展宽耗尽区以减少受位移效应严重影响的扩散电流份额,可提高初级光电流的抗辐射水平。与PIN光电二极管不同,本实验注量范围内,光敏晶体管的暗电流随注量的增大而减小。

辐射损伤诱发CCD敏感参数退化分析

研究了CCD敏感参数受辐照后的退化情况。分析了电荷转移效率受不同粒子辐照后的退化情况,并列表进行了对比;分析了暗电流受辐射增大的规律;分析了平带电压和阈值电压受辐射后的漂移现象。初步确定了CCD敏感参数的辐射损伤阈值范围。

中子辐照导致线阵电荷耦合器件电荷转移效率退化实验研究

利用TRIGA型脉冲反应堆提供的快中子,对线阵电荷耦合器件进行中子辐照实验研究。研究结果表明:在1012-1013cm-2中子注量范围内,该器件的电荷转移效率(CTE)随辐照中子注量的增加而线性下降;电荷转移效率的下降与电荷包在沟道中的转移时间及转移电荷包的电量有关。

低剂量率辐照损伤增强效应的高温辐照加速试验机理研究

本文建立了包含温度场的低剂量率辐照损伤增强效应(ELDRS)的物理模型,利用有限元方法仿真了辐照温度、剂量率、总剂量和辐射感生产物浓度的相互关系,分析了工艺参数,如氧化物陷阱浓度、能级,含H缺陷浓度及界面陷阱钝化能对最佳辐照温度的影响。结果表明,最佳辐照温度是辐射感生产物产生与退火相互竞争的结果,且辐射感生产物的退火行为是决定最佳辐照温度的主要因素,因此氧化物陷阱的热激发能及界面陷阱的钝化能对最佳辐照温度的影响最为明显,是不同器件最佳辐照温度差异性的主要原因。