In0.53Ga0.47As/InP量子阱与体材料的1 MeV电子束辐照光致发光谱研究

为获得对In0.53Ga0.47As/In P材料在电子束辐照下的光致发光谱变化规律,开展了1 Me V电子束辐照试验,注量为5×1012—9×1014cm-2.样品选取量子阱材料和体材料,在辐照前后,进行了光致发光谱测试,得到了不同结构In0.53Ga0.47As/In P材料在1 Me V电子束辐照下的不同变化规律;对比分析了参数退化的物理机理.结果显示:试验样品的光致发光峰强度随着辐照剂量增大而显著退化.体材料最先出现快速退化,而五层量子阱在注量达到6×1014cm-2时,就已经退化至辐照前的9%.经分析认为原因有:1)电子束进入样品后,与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,致使产生的激子数量减少,光致发光强度降低;电子束辐照在材料中引入缺陷,增加了非辐射复合中心密度,导致载流子迁移率降低.2)量子阱的二维限制作用使载流子运动受限,从而能够降低载流子与非辐射复合中心的复合概率;敏感区域截面积相同条件下,体材料比量子阱材料辐射损伤更为严重.3)量子阱的层数越多,则异质结界面数越多,相应的产生的界面缺陷数量也随之增多,辐射损伤越严重.

半导体材料电子非电离能损的分析法计算

非电离能损(NIEL)可用于预测半导体器件在空间辐射环境中位移损伤引起的性能参数退化,计算模型选用经典NIEL模型,计算了能量范围为100 keV～200 MeV的电子入硅、锗、砷化镓材料的NIEL,及微分散射截面、林哈德因子和位移原子数量等信息。考虑到经典NIEL模型在入射电子能量较低的情况下得出的位移原子数量不够精确,所以用分子动力学(MD)方法加以改良,得出在低能区域更真实的位移原子数量,用于修正经典NIEL,并分析了MD模型下新的位移阈值能对计算结果的影响。

平衡材料对双极器件电离总剂量效应的影响

本文选择贴片式NPN双极器件作为研究对象,采用在器件辐照试验时设置平衡材料的方法,通过对器件辐照敏感电参数的测量,研究平衡材料对双极器件电离总剂量效应的影响程度.结果表明:在器件辐照试验时设置平衡材料,器件的敏感电参数电流增益较未设置平衡材料退化更明显,仅设置前平衡材料比仅设置后平衡材料影响更大.在器件前后均设置平衡材料、仅设置前平衡材料和仅设置后平衡材料三种不同条件下,器件电流增益退化差异在50krad(Si)剂量点时分别为22.55%、13.38%和12.58,当辐照总剂量达到300krad(Si)时降低至11.65%、7.31%和4.14%.因此在评估器件的抗辐照性能过程中,很有必要在器件进行辐照试验时根据器件的结构尺寸,设置一定厚度的平衡材料,使器件敏感区满足次级电子平衡条件,从而保证器件敏感区实际吸收剂量达到标称辐照剂量.

电子辐照PDMS力学性能影响实验研究

聚二甲基硅氧烷(PDMS)以其良好的延展性和机械性能,在柔性电子、柔性太阳电池、微流体芯片等领域取得了广泛的应用。PDMS可用于航天复合材料和柔性展开机构中,而航天器在空间运行时,需要考虑空间辐照环境的长期作用。本研究针对PDMS受电子辐照作用后的力学性能变化开展研究:(1)首先将树脂和固化剂按不同配比混合,按国标进行了哑铃状PDMS拉伸试样的制备,进行了单轴拉伸试验;(2)将不同配比PDMS拉伸样品进行了不同剂量的电子辐照试验,并对辐照后样品进行了拉伸试验。采用扫描电子显微镜对辐照前后样品断口形貌进行了观测,并进行了元素成分分析;(3)基于Neo-Hookean模型对单轴拉伸的应力应变关系进行了推导,并与实验数据进行了对比。结果表明,电子辐照能显著影响PDMS的力学性能和表面形貌。辐照后的PDMS试样呈现硬化,弹性模量随辐照剂量增加而提高,而断裂伸长率随辐照剂量增加而减少。

新疆主要煤区煤矸石的特征研究及其利用建议

以新疆主要煤区煤矸石为研究对象,结合GB 2007.2-87散装矿产品取样制样通则、GB/T1574-2007煤灰成分分析方法、ICP、XRD、XRD的K值法、GB/T 212-2008煤的工业分析方法对新疆主要煤区煤矸石特征进行了详细的分析,给出了新疆煤矸石中常量组成、微量元素、固定碳含量、热值以及物相组成及含量等信息。根据不同矿区煤矸石的特征进行了分类,分析后找到了针对新疆主要煤区煤矸石可行的资源化利用建议:硫磺沟煤矿、五彩湾煤矿、伊宁县喀拉亚尕奇乡煤矿煤矸石可用作生产建材、开发其中的某些稀土元素;哈密三道岭1矿、2矿、露天矿以及伊宁县达达木图乡煤矿煤矸石可用作燃料;五彩湾煤矿煤矸石还可用于改良土壤。

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。

溶剂热法合成ZnSe纳米材料

以乙酸锌为锌源,Na2SeO3 5H2O或Se粉为硒源,采用溶剂热法在乙醇胺(EA)溶剂中一步合成晶型和形貌可控的闪锌矿和纤锌矿结构的ZnSe纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对产物的晶型、成分和形貌进行了表征。结果表明,Se源的选取直接决定了ZnSe纳米材料的晶型和形貌:以Na2SeO3 5H2O为源,产物为立方相闪锌矿结构的ZnSe纳米颗粒,直径30 nm左右;以Se粉为源,产物为六方相纤锌矿结构的ZnSe纳米片,厚度约50 nm。进一步的研究表明,具有合适配位能力的乙醇胺溶剂和Se源对ZnSe纳米结构的合成起重要作用。通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和室温光致发光光谱(PL)表征了产物的光学性质。

质子、中子、^(60)Co-γ射线辐照对电荷耦合器件饱和输出电压的影响

对国产工艺的电荷耦合器件进行了质子、中子、^(60)Co-γ射线辐照试验,研究了不同粒子辐照对器件饱和输出电压的影响。试验结果显示在质子、γ射线辐照下,电荷耦合器件的饱和输出电压显著退化,而在1 Me V中子辐照下,饱和输出电压基本保持不变,表现出较好的抗中子能力。分析认为饱和输出电压的退化主要受电离总剂量效应影响,一方面辐射感生界面态导致阈值电压正向漂移使耗尽层可存储最大电荷量下降;另一方面电离辐射损伤使电荷耦合器件片上放大器增益减小导致饱和输出电压下降。

半导体器件总剂量辐射效应的热力学影响

对商用三极管和MOS场效应晶体管进行了不同环境温度下的总剂量辐照实验,对比了不同辐照温度对这两种器件辐射效应特性的影响。实验结果表明,对于同一辐照总剂量,三极管的基极电流、电流增益和MOS场效应晶体管的阈值电压漂移值都随着辐照温度的不同而存在较大的差异。总剂量为100 krad,辐照温度分别为25,70,100℃时,NPN三极管的电流增益倍数分别衰减了71,89和113,而NMOS晶体管的阈值电压VT分别减少了3.53,2.8,2.82 V。

NTC陶瓷材料Co_(1.5)Mn_(1.5-X)Ni_XO_4中阳离子分布与导电性间的关系

本文通过溶胶-凝胶法制备三元系Co1.5Mn1.5-XNiXO4(X=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0)NTC热敏电阻粉体材料,采用激光粒度分析、X射线衍射分析、红外光谱分析、电阻测量等手段,表征了煅烧材料的颗粒尺寸、烧结体的物相、红外吸收光谱以及陶瓷材料的电学特性。结合XRD、IR的分析结果,探讨了阳离子分布与热敏电阻电性能之间的关系,为解决热敏电阻材料高精度、高可靠性方面提供了依据。结果表明:随着Ni离子的增加,所得热敏材料的电阻率呈U型变化,材料常数B值从4427减小到2429K,该系列的电阻率、B25/50值调整范围较大,是一种具有实际应用价值的NTC热敏电阻。

超深亚微米互补金属氧化物半导体器件的剂量率效应

对0.18μm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的N型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)及静态随机存储器(SRAM)开展了不同剂量率下的电离总剂量辐照试验研究.结果表明:在相同累积剂量,SRAM的低剂量率辐照损伤要略大于高剂量率辐照的损伤,并且低剂量率辐照损伤要远大于高剂量率辐照加与低剂量率辐照时间相同的室温退火后的损伤.虽然NMOSFET低剂量率辐照损伤略小于高剂量率辐照损伤,但室温退火后,高剂量率辐照损伤同样要远小于低剂量率辐照损伤.研究结果表明0.18μm CMOS工艺器件的辐射损伤不是时间相关效应.利用数值模拟的方法提出了解释CMOS器件剂量率效应的理论模型.

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.

CMOS有源像素图像传感器的电子辐照损伤效应研究

对某国产CMOS图像传感器进行了两种不同能量的电子辐照试验,在辐照前后及退火过程中采用离线测量方法,考察了暗信号、饱和电压、光谱响应特性等参数,分析了器件的电子辐照效应损伤机理。结果表明:暗信号和暗信号非均匀性都随着辐照剂量的增加及高温退火时间的延长而增大;饱和电压在两种能量电子辐照下均出现较大幅度的减小,并在高温退火过程中有所恢复;光谱响应特性无特别明显变化。经分析,暗电流、饱和电压的变化主要由辐照诱发的氧化物陷阱电荷导致的光敏二极管耗尽层展宽和界面陷阱电荷密度增大导致产生-复合中心的增加所引起。

LiFePO_4-LiNi_(1/3)Co(1/3)Mn_(1/3)O_2混合材料对锂离子电池性能的影响

通过流变相辅助高温固相碳热还原法及碳酸共沉淀法合成了LiFePO4/C复合材料及三元系锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。将二者按一定比例经强力搅拌混合均匀,获得均匀的共混锂离子电池用正极材料。通过循环充放电测试、交流阻抗测试等研究了混合比例对混合材料电化学性能的影响。实验结果表明LiFePO4与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2通过混合,二者之间产生较强的协同作用,从而实现二者之间的优势互补。并且当混合比例为1∶2时,混合电极具有较好的低温性能、倍率性能及循环稳定性和较高的平均放电平台电压及比能量密度。

电荷耦合器件中子辐照诱发的位移效应

为研究电荷耦合器件空间辐照效应、参数退化机理,对国产64×64像元电荷耦合器件进行了中子辐照位移损伤效应研究。样品在中子辐照下,暗信号、暗信号非均匀性和电荷转移效率等关键性能参数退化显著。研究结果表明:暗信号的退化是由于中子辐照产生的体缺陷能级在耗尽层中充当复合-产生中心,增大了热载流子的产生率所致,而各像素单元暗信号退化的不一致性使暗信号非均匀性增大;电荷转移效率显著减小则是由于中子辐照在转移沟道中产生的体缺陷不断捕获、发射电子所引起。在整个实验过程中,饱和输出电压的退化可以忽略不计,表现出较好的抗位移损伤能力。

沟道宽度对65nm金属氧化物半导体器件负偏压温度不稳定性的影响研究

随着MOS器件尺寸缩小,可靠性效应成为限制器件寿命的突出问题.PMOS晶体管的负偏压温度不稳定性(NBTI)是其中关键问题之一.NBTI效应与器件几何机构密切相关.本文对不同宽长比的65nm工艺PMOSFET晶体管开展了NBTI试验研究.获得了NBTI效应引起的参数退化与器件结构的依赖关系,试验结果表明65nm PMOSFET的NBTI损伤随沟道宽度减小而增大.通过缺陷电荷分析和仿真的方法,从NBTI缺陷产生来源和位置的角度,揭示了产生该结果的原因.指出浅槽隔离(STI)区域的电场和缺陷电荷是导致该现象的主要原因.研究结果为器件可靠性设计提供了参考.

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。

热敏陶瓷材料Mn_(2.25-x)Ni_(0.75)Co_xO_4微结构与电学性能研究

采用氧化物固相法制备Mn2.25-xNi0.75CoxO4(0.8≤x≤1.2)系列NTC(negative temperature coefficient)热敏电阻粉体材料.利用激光粒度分析、XRD、SEM和电性能测试等手段,表征了煅烧材料的颗粒尺寸、陶瓷体的物相、形貌以及陶瓷材料的电学特性与Co含量的关系.结果表明:在1130～1230℃烧结温度范围内,该材料体系的B值和电阻率ρ25℃随Co含量的变化范围分别为3487～4455 K和1998～203617.cm,B值和电阻率随Co含量的增加先增大后减小.该材料系列电阻率和B值调整范围较大,是一种具有实际应用价值的NTC热敏电阻.

典型器件和电路不同剂量率的辐射效应

对几十种不同类型的典型星用器件和电路在不同剂量率辐照下的响应规律及退火特性进行了研究。对双极器件和电路及JFET输入运算放大器电路产生低剂量率损伤增强效应的机理进行了分析。结果显示,器件类型不同,失效模式也相异。其典型的失效模式表现为4种:a)仅有低剂量率辐照损伤增强效应;b)既有低剂量率辐照损伤增强效应,又有时间相关效应;c)仅有时间相关效应;d)无不同剂量率辐照损伤间的差异。

类KBe_2BO_3F_2结构硼酸盐深紫外非线性光学材料的研究进展

利用非线性光学(NLO)晶体材料和变频技术,可以把波长范围有限的激光光源扩展到紫外、深紫外区,这已成为深紫外光源的热点研究方向.然而,目前限制深紫外全固态激光器发展和应用的关键问题是缺乏能够在该波段进行频率转换并且产业化应用的NLO晶体材料.因此,该领域的各国科学家都在积极探索并发展新一代的深紫外NLO晶体材料.目前仅有KBe_2BO_3F_2 (KBBF)晶体能够实现Nd:YAG的直接六倍频深紫外激光(波长为177.3 nm)输出.然而, KBBF晶体存在严重的层状生长习性,并且其原料氧化铍有剧毒,从而极大地制约了其商业化生产和应用进程.根据阴离子基团理论,以BO_3基团为基本结构单元形成的类[Be_2BO_3F]层状结构特征仍然是目前最有利于产生深紫外谐波的适宜结构之一,因此,基于KBBF层状结构进行分子工程设计,并开发类KBBF结构的硼酸盐可能是探索新材料的优选策略.本文通过回顾类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体的发展历程,系统梳理该类晶体材料层状结构特点、不同层间连接方式和光学性能,分析限制深紫外NLO晶体发展的主要因素,讨论目前发展类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体材料的主要矛盾和解决策略,以期对未来新材料的创新探索提供借鉴.