光通信用激光器及光电二极管质子位移损伤效应研究

激光器、探测器等光通信器件对空间辐射环境中高能粒子引入的位移损伤敏感,且随时间累积不可恢复。针对光通信用垂直腔面发射激光器和光电二极管开展了质子辐照试验,并对辐照前后器件的光功率-电流-电压曲线、阈值电流、低频噪声等参数进行了测试分析。研究结果表明:由于质子辐照后,载流子被辐射感生缺陷形成的非辐射复合中心捕获,降低了少数载流子的寿命,复合产生的光子数量减少,因此850 nm垂直腔面发射激光器在质子辐照后光输出功率、外量子效率随注量的增加而降低;InGaAs光电二极管暗电流和噪声密度谱增加。

CMOS器件X射线与γ射线辐照效应比较

介绍了低能X射线和γ射线的辐照剂量及器件阈电压漂移的测试方法。讨论了不同偏置条件和辐照方向对器件效应的影响。结果表明 ,对镀金Kovar合金封装的器件 ,在背向辐照的最劣辐照偏置下 ,X射线产生的阈电压漂移是60 Coγ射线的 13.4倍。

^(60)Coγ射线在界面附近金中的剂量分布

设计了一种多层平行板金电离室。

剂量增强效应的半经验理论计算

采用一种半经验电子输运模型，改进了部分参数计算方法，编制了能够快速计算光子剂量增强效应的计算程序。计算了６０Ｃｏγ射线辐照Ａｕ／Ａｌ界面时Ａｌ中的剂量分布，与实验结果进行了比较，并分析了各种组分的次级电子对剂量增强因子的贡献。

CMOS器件电离辐射损伤等效研究中损伤敏感性的确定

损伤敏感性是CMOS器件的电离辐射损伤等效研究中的一个特征参量,这个参量是辐照总剂量、剂量率、辐射类型、能量、管子类型、偏置条件、电源电压等的复杂函数。本文主要研究总剂量和剂量率响应特性。实验证实,CMOS器件的损伤敏感性与电离辐照的总剂量基本无关,对剂量率的依赖也很弱。

一个质子阻止本领通用计算公式的修正

对非相对论重离子在固体中的电子阻止本领的一个通用计算公式进行了修正，计算了质子在不同原子序数靶材料中的电子阻止本领，并与ＴＲＩＭ程序的计算结果进行了比较，两者符合较好。

量热计数据采集和处理系统的设计

本文建立了以ＰＣ２８６微机为核心的量热计数采集和处理系统，给出了修正量热计热损失的计算公式，改变了传统的量热计测量方法。

双极晶体管的低剂量率电离辐射效应

通过对 npn管和 pnp管进行不同剂量率的电离辐射实验 ,研究了双极晶体管的低剂量率辐射效应 .结果表明 ,双极晶体管在低剂量率辐照下电流增益下降更为显著 ,这是由于低剂量率辐照在氧化层中感生了更多的净氧化物正电荷浓度 ,致使低剂量率下过量基极电流明显增大 .而辐照后 npn管比 pnp管具有更大的有效表面复合面积 ,致使前者比后者有更大的表面复合电流 ,从而导致了在各种剂量率辐照下 ,npn管比 pnp管对电离辐射都更为敏感 .

X射线对金硅界面剂量增强效应的模拟研究

本文以光子与物质的相互作用机制为基础,论述了剂量增强效应的基本原理。用蒙特卡罗方法研究了金和硅交界时X射线入射产生的剂量梯度分布,通过MCNP5程序建立了一个三维的金硅界面结构模型,计算了不同厚度的金在金硅界面的剂量增强因子。计算结果表明:当X射线为30–300 keV时,界面附近硅一侧存在较大的剂量增强效应。金的厚度影响界面附近的剂量增强效果,当金的厚度为0–10 m时,剂量增强因子随金的厚度增大;当金的厚度超过10 m后,剂量增强因子随金厚度的增加而减少。

基于4晶体管像素结构的互补金属氧化物半导体图像传感器总剂量辐射效应研究

对基于4晶体管像素结构互补金属氧化物半导体图像传感器的电离总剂量效应进行了研究,着重分析了器件的满阱容量和暗电流随总剂量退化的物理机理.实验的总剂量为200 krad(Si),测试点分别为30 krad(Si),100 krad(Si),150 krad(Si)和200 krad(Si),剂量率为50 rad(Si)/s.实验结果发现随着辐照总剂量的增加,器件的满阱容量下降并且暗电流显著增加.其中辐照使得传输门沟道掺杂分布发生改变是满阱容量下降的主要原因,而暗电流退化则主要来自于浅槽隔离界面缺陷产生电流和传输门-光电二极管交叠区产生电流.实验还表明样品器件的转换增益在辐照前后未发生明显变化,并且与3晶体管像素结构不同,4晶体管像素结构的互补金属氧化物半导体图像传感器没有显著的总剂量辐照偏置效应.

CCD在不同注量率电子辐照下的辐射效应研究

对TCD1209线阵CCD进行能量为1.1MeV的电子辐照试验,采用两种不同的注量率辐照后,对器件进行常温退火试验,在辐照与退火过程中考察CCD的光响应灵敏度、暗电流、参考电平、功耗电流等特性参数的变化规律。结果表明,CCD受电子辐照后主要产生电离总剂量损伤,在不同注量率电子辐照下的辐射损伤效应类似于MOS器件的时间相关效应。

pMOS场效应管的X射线和低能强电子束的瞬态电离辐照效应

对电离辐照敏感的厚氧化层ｐＭＯＳ场效应管进行了Ｘ射线和低能强流电子束的瞬态辐照实验；通过对阈电压漂移的跟踪监测，研究了ｐＭＯＳ场效应管的瞬态电离辐照效应。运用辐射感生氧化物、界面缺陷模型并结合ＭＯＳ器件寄生二极管等效电路模型解释了实验结果。

V_T 辐照模式 pMOS 剂量计的标定

对辐照偏置为阈值ＶＴ的ｐＭＯＳ剂量计进行了６０Ｃｏγ射线和６ＭｅＶ电子束的辐照标定，结果表明，在不低于１０２Ｇｙ（Ｓｉ）的剂量范围内，这种变化的负栅偏电压下工作的ｐＭＯＳ剂量计呈现出线性响应，其适用于空间环境的响应灵敏度为２０ｍＶ／Ｇｙ（Ｓｉ）。同时发现，对６０Ｃｏγ射线的响应灵敏度为对６ＭｅＶ电子束的１．３倍左右。对实验结果进行了分析，认为ｐＭＯＳ剂量计的响应灵敏度与粒子辐射的种类具有一定的依赖性，提出了剂量计对混合辐射场的标定方法。

双极晶体管高温辐照的剂量率效应研究

文章对一种具有低剂量率辐射损伤增强效应的国产双极晶体管进行了不同剂量率、不同温度下的电离辐照试验。结果表明,室温辐照条件下,该双极器件在较高剂量率下的辐射损伤没有显著区别,但在低剂量率辐照下,辐射损伤明显增加;而在高温辐照条件下,即使辐照剂量率较高,其辐射损伤也有显著的差异。最后,讨论了这种效应可能的内在机制。

变温恒剂量率辐照加速评估方法在双极线性稳压器LM317上的应用

对3个公司生产的同一型号双极线性稳压器LM317进行了工作和零偏偏置下高、低剂量率辐照,变温恒剂量率辐照及美军标恒高温恒剂量率辐照的对比实验。结果表明,与恒高温恒剂量率辐照相比,变温恒剂量率辐照不仅能非常准确、快速地评估出在不同偏置条件下3款双极线性稳压器的剂量率效应,还可较好地模拟双极线性稳压器在低剂量率辐照下的损伤。实验结果验证了变温恒剂量率辐照加速评估方法在双极线性稳压器上应用的可行性。

典型模拟电路低剂量率辐照损伤增强效应的研究与评估

采用变剂量率和变温两种辐照方法,对4款典型模拟电路的低剂量率辐照损伤特性及变化规律进行了研究与评估,分析了两种辐照方法下其辐照敏感参数的变化,比较了不同辐照方式下器件的退化程度,讨论了这两种实验室加速评估低剂量率辐照损伤方法的机理.结果显示,变剂量率辐照可以较快地预测实际低剂量率下的辐照损伤趋势,且在较低的总剂量下能够给出不太保守的估计,但其预测的总剂量受到器件退化速度的影响;变温辐照加速评估方法能够保守地估计其低剂量率下的辐照损伤,其评估范围不仅可达1000 Gy(Si),且可将评估时间缩短为12 h左右.研究结果表明,双极电路的低剂量率辐照损伤增强效应与感生的界面态密度和氢化的氧空位缺陷有关,辐照时剂量率和温度的改变会促进界面态的生长,抑制界面态的钝化作用,从而激发器件的辐照损伤潜能.

电子辐射环境中NPN输入双极运算放大器的辐射效应和退火特性

本文对不同偏置下的NPN输入双极运算放大器LM108分别在1.8 Me V和1 Me V两种电子能量下、不同束流电子辐照环境中的损伤特性及变化规律进行了研究,分析了不同偏置状态下其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,并且分析了器件在室温和高温的退火效应以讨论引起器件电参数失效的机理.结果表明,1.8 Me V和1 Me V电子对运算放大器LM108主要产生电离损伤,相同束流下1.8 Me V电子造成的损伤比1 Me V电子更大,相同能量下0.32Gy(Si)/s束流电子产生的损伤大于1.53 Gy(Si)/s束流电子.对于相同能量和束流的电子辐照,器件零偏时的损伤大于正偏时的损伤.器件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.

凝胶剂量计调强放射治疗三维剂量验证初探

调强放射治疗(IMRT)是最先进的放射治疗技术之一,因其复杂性和三维治疗计划系统的逆向计算的优化算法在某些方面还不够成熟,所以治疗前必须进行剂量验证以确保治疗剂量的准确性。本文使用聚合物凝胶剂量计对调强放射治疗三维剂量的验证进行初步探索。用丙烯酰胺、明胶、交联剂、除氧剂在常氧条件下制备凝胶剂量计,使用调强放射治疗计划对球形烧瓶(模拟辐照体模)进行辐照,^(60)Coγ射线对同批次制备的剂量计试管进行剂量刻度。其后进行磁共振成像得到刻度曲线和模拟靶区的二维、三维剂量分布。结果表明,新型的凝胶剂量计对剂量的响应能够准确地呈现出靶区形状和三维剂量分布,高剂量梯度区分辨明显。

质子辐射环境下PNP输入双极运算放大器辐照效应与退火特性

对不同偏置下的PNP输入双极运算放大器在3、10 MeV两种质子能量下的辐照效应进行了研究,并将质子辐射损伤效应与0.5Gy(Si)/s剂量率60 Coγ射线辐射损伤效应进行了比较,以探究质子和γ射线产生的辐射损伤之间的对应关系。结果表明,运放LM837对γ射线的敏感程度较10 MeV质子和3 MeV质子的小,然而其室温退火后的后损伤效应却更严重;相同等效总剂量条件下,10 MeV质子造成的损伤较3 MeV质子的高;质子辐射中器件的偏置条件对损伤影响不大。

双极运算放大器在不同电子能量下的辐射效应和退火特性

介绍了LM837双极运算放大器分别在不同能量(1.8、1 MeV)不同束流、相同能量不同束流电子辐照环境中的响应特性及变化规律。分析了不同偏置状态下其电离辐照敏感参数在辐照后3种退火温度(室温,100、125℃)下随时间的变化,并讨论了引起电参数失效的机理。结果表明:与1 MeV辐照相比,1.8MeV电子辐照引起的LM837辐射损伤更明显;辐照过程中正偏条件下的偏置电流变化较零偏时的稍大;LM837辐照后的退火行为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。