器件瞬态剂量率效应脉冲激光试验技术及应用

针对抗瞬态辐射对宽剂量率范围、弱电磁干扰、精细测量等瞬态剂量率效应试验评估需求,开展激光瞬态剂量率效应的激光注入控制及定量模拟试验技术研究,研究脉冲激光与“强光一号”加速器剂量率等效试验机制,结合激光辐照过程中的能量传输模型进行激光有效能量计算,给出激光能量和γ射线剂量率的定量关系,形成直径为3 cm、均匀度达90%的大尺寸高均匀度试验辐照光斑,及等效剂量率大于1.2×10^(12) rad·s^(-1)的激光定量模拟瞬态剂量率效应试验能力。对多款不同类型器件开展了激光和“强光一号”加速器对比试验证明了该技术的有效性,可为抗核辐射发展提供便捷、精细、充分的激光试验技术支持。

SiGe HBT瞬时剂量率效应实验及仿真研究

锗硅异质结双极晶体管(SiGe Heterojunction Bipolar Transistor,SiGe HBT)由于其优异的温度和频率特性,在航空航天等极端环境中具有良好的使用前景,其辐射效应得到了广泛关注。针对KT9041 SiGe HBT进行了瞬时γ射线及脉冲激光辐照实验,获得其瞬时剂量率效应(Transient Dose Rate Effect,TDRE)响应。实验结果表明,SiGe HBT收集极在辐照下会产生明显的光电流脉冲,并且存在着饱和阈值的现象。此外,在脉冲激光辐照实验中还进行了SiGe HBT总剂量效应与瞬时剂量率效应的协同效应研究。发现SiGe HBT在经过总剂量辐照后其产生的光电流幅值会变大。为了分析实验中观察到的现象,应用TCAD建立了KT9041 SiGe HBT的仿真模型,并进行了瞬时γ射线辐照以及总剂量效应仿真研究。仿真发现,SiGe HBT收集极光电流出现的饱和现象是由示波器端口50Ω匹配电阻所造成的。而总剂量效应导致的光电流幅值变大则是由于总剂量效应会在SiGe HBT收集极电极处的Si/SiO2界面引入正电荷缺陷,正电荷缺陷产生的局部电场会对自由电子产生吸引作用,导致更多的自由电子被收集极收集,从而产生幅值更大的光电流。

电子元器件及电路的剂量率效应测试技术研究

介绍了半导体器件与电路的剂量率效应及其测试方法。主要分析了分立器件和集成电路的效应机理和建立的光电流测试系统及瞬时回避测试系统 ,给出了在晨光号加速器和

双极晶体管不同脉宽γ剂量率效应研究

介绍了晶体管在脉冲γ辐射源辐照下光电流的产生机理、测量方法，以及二次光电流与晶体管结构、γ剂量率和γ波形宽度的关系。在现有的实验条件下（四种γ脉冲辐射源，宽度分别为：～２ｎｓ，～２０ｎｓ，～６０ｎｓ，～１００ｎｓ，剂量率为１０５～１０６Ｇｙ／ｓ），对三种晶体管进行了辐照，对其等效关系进行了分析，得到了二次光电流与总剂量基本成线性关系的结论。

线性稳压器不同偏置下电离总剂量及剂量率效应

为对工作在空间电离环境中稳压器的电离总剂量及剂量率效应进行研究,选择一种常用的低压差线性稳压器进行了不同偏置的高低剂量率的电离辐照和退火实验。结合电路特征和电离辐射效应,对线性稳压器产生蜕变的原因进行分析。结果显示,器件输出电压、线性调整率、负载调整率等关键参数在电离辐射环境下发生不同程度变化。在零偏条件下,低剂量率(LDR)下损伤明显大于高剂量率(HDR)条件,表现出低剂量率损伤增强效应;而在工作偏置条件下,高剂量率辐照损伤大于低剂量率的,退火实验中,发生损伤恢复现象,表现为时间相关效应。在整个辐照和退火过程中,零偏置损伤比工作偏置损伤大。

低剂量X线辐射诱导胸腺细胞凋亡及细胞周期进程适应性反应的剂量率效应

目的 :观察 X线低剂量辐射诱导胸腺细胞凋亡和细胞周期进程适应性反应的剂量率效应。方法 :用 X射线照射昆明种雄性小鼠 ,其诱导剂量 ( D1 )及其后攻击剂量 ( D2 )分别是 75 m Gy和1 .5 Gy,D1 剂量率为 6.2 5、1 2 .5、2 5、5 0、1 0 0和 2 0 0 m Gy· min-1 ,D2 剂量率为 2 87m Gy· min-1 ,D1 和 D2 间隔 6h。通过流式细胞仪检测胸腺细胞凋亡和细胞周期进程的变化。结果 :当 D1 剂量率为 6.2 5、1 2 .5和 2 5 m Gy,D1 + D2 组胸腺细胞凋亡百分数明显低于 D2 组 ( P<0 .0 5或 P<0 .0 1 ) ,G0 / G1 和 G2 + M期细胞百分数也不同程度地低于 D2 组 ,而 S期细胞百分数明显高于 D2 组( P<0 .0 5或 P<0 .0 1 )。结论 :低剂量 X线全身照射条件下 ,剂量率在 6.2 5～ 2 5 m Gy· min-1 。

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。

SOI器件瞬时剂量率效应的激光模拟技术研究

为验证激光模拟技术用于半导体SOI器件瞬时剂量率效应研究的可行性,对其优势和主要原理进行了分析。利用0.13μm SOI MOS器件单管测试芯片进行了激光辐射实验,获得了不同尺寸器件辐射所激发的瞬时光电流与激光入射能量的关系曲线,并计算得到了线性拟合后的光电流表达式。通过激光实验数据与器件TCAD仿真结果的对比,获得了本文实验条件下的辐射剂量率-激光能量模拟等效关系。结果表明,激光模拟技术可用于半导体SOI器件瞬时剂量率效应研究。

^(60)Co γ射线诱发人外周血淋巴细胞染色体畸变的剂量率效应

为准确估算受不同剂量率照射者的生物吸收剂量,分别采用低、中、高三种不同剂量率的60Coγ射线照射离体人血,一步法培养52h收获制片,根据染色体双着丝粒+环畸变率拟合剂量效应曲线。结果表明,相同吸收剂量点不同剂量率诱发的畸变率随剂量率的增加而增加,存在明显的剂量率效应,用低剂量率曲线估算的吸收剂量明显高于用高剂量率曲线估算的吸收剂量。因此,在估算吸收剂量时须考虑剂量率效应,应根据辐照的实际情况尽量选择剂量率相近的刻度曲线进行估算,结果才更为准确。

放射免疫治疗中的反剂量率效应现象

目的 研究小剂量多次放射免疫治疗 (RIT )的抑瘤作用 ,并初步探讨其治疗机理。方法 采用不同剂量和不同给药方式治疗高度恶性小鼠肺腺癌。观察治疗前后小鼠的体重减轻量 ,治疗后小鼠的瘤重 ,肺转移结节数。用体外培养方法 ,不同剂量的放射性贴片紧贴细胞生长面照射。照射后不同时间点计算克隆形成率 ,绘制剂量—生存曲线 ,细胞周期分布情况。并进行SA β gal染色 ,计算代表老化表型的染色阳性率。 结果 接种后第 7天给药 ,各治疗组抑瘤效果均高于对照组 ;1.85、3 .33、4.81MBq多次给药组抑瘤效果优于 0 .37MBq多次给药组和 11.10MBq单次给药组 (P <0 .0 5 ) ;剂量—生存曲线表明 ,18.5MBq组的细胞杀伤效果优于 74.0 0MBq组 ;其照射后细胞周期改变主要表现为G2 期阻滞。等剂量率照射SA β gal染色阳性率随剂量加大而增加(P <0 .0 5 ) ;而等剂量时小剂量率照射SA β gal染色阳性率反而增加 (P <0 .0 5 )。 结论 分次小剂量RIT疗效优于单次大剂量RIT ;在一定的剂量范围内 ,小剂量RIT可以起到优于大剂量RIT的抑瘤效果。表现出反剂量率效应 ;

深亚微米SOI工艺NMOS器件瞬时剂量率效应数值模拟

为了研究深亚微米SOI工艺NMOS器件的瞬时剂量率效应,采用TCAD工具对0.13μm SOI工艺H型NMOS器件进行三维建模仿真。选取γ剂量率在1×10^8~1×10^10(Gy(Si)/s)的7个点,模拟了H型NMOS器件开关两种状态下的漏电流及体接触端电流与γ剂量率之间的数值关系。从模拟结果可以看出,γ剂量率在小于5×10^9 Gy(Si)/s的辐照时对器件影响很小。表明了该结构器件具有较强的抗瞬时剂量率辐射能力,为超大规模集成电路抗瞬时剂量率加固设计提供了依据。

氡子体致肺癌危险评价中的剂量率效应

本文通过人群调查和动物实验研究结果阐述氡子体致肺癌危险评价中的剂量率效应。

瞬时剂量率效应激光模拟测试技术

瞬时剂量率辐射效应模拟测试存在着试验资源有限、环境电磁干扰强、重复性不高等不利因素。本文开发了瞬时剂量率效应脉冲激光模拟测试技术,以1064 nm激光构建完整精细的剂量率效应地面模拟测试系统。利用此系统开展了不同工艺节点、不同沟道类型、不同衬底形式的瞬时剂量率效应实验研究。仿真实验结果表明相同条件下,体硅器件光电流比绝缘衬底上的硅(SOI)器件大10倍以上,光电流受源漏电压影响也大于SOI器件。

发射极尺寸对双多晶自对准双极晶体管剂量率效应的影响

为了研究发射极尺寸对双多晶自对准NPN型双极晶体管电离辐射剂量率效应的影响,对不同发射极尺寸双多晶自对准NPN双极晶体管在高低剂量率辐照条件下进行了辐照实验,在实验数据基础上对其损伤特性以及损伤机理进行的分析表明,高低剂量率辐照下双多晶自对准工艺制备的NPN型双极晶体管都具有良好的抗电离辐照损伤能力,且低剂量率辐照损伤均大于高剂量率。同时,实验及理论分析结果都表明:双多晶自对准双极晶体管的抗辐照能力与发射极的周长面积比密切相关,发射极周长面积比越小,晶体管抗辐照能力越强,且在发射极宽度一定时,发射极条越长抗辐照能力越强。

不同型号PMOSFETs的剂量率效应研究

对比研究了国内外五种不同型号的PMOSFETs,在不同剂量率、不同偏置条件下的辐照响应特性;并对高剂量率辐照后的器件进行了与低剂量率辐照等时的室温退火。结果表明,随着辐照累积剂量的增加,所有器件阈值电压的漂移都更加明显;不同型号的器件在不同条件下,表现出了时间相关(TDE)和低剂量率损伤增强(ELDRS)两种不同的剂量率效应。因此,ELDRS效应在PMOSFETs器件中并不是普遍存在的。

Fe-C合金中辐照缺陷特征的剂量率效应计算模拟

目的尝试采用计算模拟方法探究剂量率对辐照微结构特征的影响,探究常温辐照下剂量率效应的机理。方法采用动力学蒙特卡罗(OKMC)方法,结合近些年第一性原理和分子动力学的计算参数,研究了常温下铁-碳体系中辐照缺陷随剂量率的变化特征。结果在较低的剂量范围(<0.01 dpa)内,间隙型位错环的密度随剂量率的增加而增加;但在较高的剂量范围内,高剂量率辐照呈现较低的间隙型位错环密度、较大的缺陷尺寸。通过比较不同剂量率下的位错线对点缺陷的吸收数目,把剂量率在不同剂量范围内的特征归结于位错吸收与缺陷复合之间的竞争。结论在较低的剂量范围内,位错吸收具有重要影响,随着剂量率的增加,位错吸收的缺陷数目显著减少;而在较高的剂量范围内,基体中间隙-空位缺陷的复合随剂量率的增加而显著增加,以至于高剂量率辐照可能产生较低的辐照硬化。文中的工作对理解剂量率效应的机理提供了一定的科学依据,为离子束模拟中子辐照提供了一定的科学参考。

激光束模拟剂量率效应关键技术分析

剂量率效应是电子元器件和系统的抗辐射鉴定考核中不可缺失的项目。脉冲激光束是一种较好的模拟剂量率效应的手段。相比传统脉冲X射线装置,利用激光束模拟剂量率效应,脉冲输出稳定,寄生电场效应低,可进行器件微区辐照,而且激光束模拟剂量率装置易实现,剂量率试验的时间和成本均远低于高能X射线辐射试验。虽然激光束模拟剂量率装置具有上述优势,但由于激光束本身的特性,这种方法具有一定的局限性,其中高功率激光的非线性吸收、器件金属线的遮挡效应会严重影响激光束模拟剂量率效应的适用性。因此必须通过适当的试验设计和理论修正才能获得相对准确的剂量率试验结果。本文从激光束模拟剂量率效应原理出发,详细阐述影响激光束剂量率模拟试验适用性的因素,并分析克服这些影响因素的途径,以指导激光束模拟剂量率效应装置的开发和应用。

基于SOI工艺的二极管瞬时剂量率效应数值模拟

为研究SOI MOS器件中寄生PN二极管在瞬时剂量率辐射下产生的光电流效应,采用TCAD工具,对0.13μm SOI工艺的PN二极管进行建模,数值模拟了二极管光电流变化与不同瞬态γ剂量率辐照之间的关系。通过模拟PN+型、P+N型两种二极管结构在不同偏置电压、不同剂量率辐射下的抗瞬时剂量率辐射能力,可以得出当瞬时剂量率为1×1014rad(Si)/s时,二极管在辐照下产生的光电流增量为辐照前的20%左右。该结论为集成电路器件的抗瞬时剂量率设计与仿真提供了数值参考。

电荷耦合器件的γ辐照剂量率效应研究

对电荷耦合器件进行了不同剂量率的γ辐照实验,通过多种参数的测试探讨了剂量率与电荷耦合器件性能退化的关系,并对损伤的物理机理进行分析。辐照和退火结果表明:暗信号和暗信号非均匀性是γ辐照的敏感参数,电荷转移效率和饱和输出电压随剂量累积有缓慢下降的趋势;暗场像素灰度值整体抬升,像元之间的差异显著增加;电荷耦合器件的暗信号增量与剂量率呈负相关性,器件存在潜在的低剂量率损伤增强效应。分析认为,剂量率效应是由界面态和氧化物陷阱电荷竞争导致的。通过电子-空穴对复合模型、质子输运模型和界面态形成对机理进行了解释。