轴对称变形谐振子势中的单粒子能谱

对原子核的变形进行了描述 ,求出了三维谐振子的能量本征值 ,并用形变参数ε2 和γ来描述一个椭球形原子核 。

用三参数旋转体模型描述的大形变核内核子的单粒子能级

用｛ｃ，ｈ，ａ｝三参数旋转体模型描述可以大幅度变化的原子核形状，通过合理选取与三参数有关的核子单粒子势，用基矢展开法求解单粒子运动Ｓｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程，用矩阵对角化方法求出了与核形状有关的核子单粒子能级。分析表明，本文计算出的单粒子能级是合理可信的，可用于计算大形变核之形变位能的壳修正和对修正。此工作在裂变动力学模拟计算中是不可缺少的。

超形变下基于不同有效势单粒子能谱间的一致性

计算了基于变形Woods Saxon势的单粒子能谱 ,并与基于Skyrme力的自洽Hartree Fock计算结果进行了比较 .2种截然不同的方式得到的单粒子能谱总体上表现出非常的相似 ,特别是它们能得到相同的超形变特征能隙 .计算出的动力学转动惯量也均具有与实验结果相同的趋势 ,但比实验结果整体偏大 。

一种提升抗单粒子能力的新型超结结构

为了提升超结器件在空间辐照环境下的可靠性,针对额定电压为700 V的超结器件提出了一种新型结构.加固的结构在标准SJVDMOS平面栅的基础上刻蚀掉部分栅极,同时引入了一个肖特基接触来提升器件的抗单粒子能力.2D synopsyssentaurus TCAD对器件进行了仿真建模,并通过单粒子的瞬态仿真来评估器件的SEE性能,仿真结果表明加固之后的器件在单粒子效应下的整体安全工作区大幅增加,器件抗单粒子烧毁和抗单粒子栅穿的能力都明显提升,同时新型结构的电学性能也维持了良好的水平.

多重散射对40nm SRAM和3D-SRAM单粒子翻转的影响

基于RPP(rectangular parallelepiped)模型,利用Geant4软件包,构建了一个40 nm SRAM器件模型用于单粒子翻转效应模拟,通过Weibull函数拟合得到σ_(sat)和LET_(th)分别为8.98×10^(-9)cm^(2)·bit^(-1)和0.084 MeV/(mg·cm^(-2)).基于3D-IC技术设计了一种新的3D-SRAM器件,通过Geant4进行了建模和单粒子翻转模拟,结果表明,在同一3D-SRAM器件中上层单元对下层单元有防护作用.通过改变覆盖层中的高Z材料,发现高Z材料可以有效地减少Fe离子在射程末端的多重散射,且Ta的效果优于W.在同一3D-SRAM器件中,下层单元(die3)的多重散射截面峰值更低.

SiGe BiCMOS低噪声放大器激光单粒子效应研究

随着CMOS工艺的日益成熟和SiGe外延技术水平的不断提高,SiGe BiCMOS低噪声放大器(LNA)广泛应用于空间射频收发系统的第一级模块.SiGe HBT作为SiGe BiCMOS LNA的核心器件,天然具有优异的低温特性、抗总剂量效应和抗位移损伤效应的能力,然而,其瞬态电荷收集引起的空间单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题.本文基于SiGe BiCMOS工艺低噪声放大器开展了单粒子效应激光微束实验,并定位了激光单粒子效应敏感区域.实验结果表明,SiGe HBT瞬态电荷收集是引起SiGe BiCMOS LNA单粒子效应的主要原因.TCAD模拟表明,离子在CMOS区域入射时,电离径迹会越过深沟槽隔离结构,进入SiGe HBT区域产生电子空穴对并引起瞬态电荷收集.ADS电路模拟分析表明,单粒子脉冲瞬态电压在越过第1级与第2级之间的电容时,瞬态电压峰值骤降,这表明电容在传递单粒子效应产生的瞬态脉冲过程中起着重要作用.本文实验和模拟工作为SiGe BiCMOS LNA单粒子效应抗辐射设计加固提供了技术支持.

基于实稳定方法的原子核单粒子共振相对论Hartree-Fock模型

利用坐标空间的实稳定方法,在相对论Hartree-Fock(RHF)理论框架下发展了原子核单粒子共振态结构模型.具体以^(120)Sn的低激发中子共振态为例,探讨了交换项在影响共振能量、宽度以及自旋-轨道劈裂等性质中的作用.相较于一般的相对论平均场(RMF)理论,RHF中交换项的引入改变了核介质中有效核力的动力学平衡机制,进而影响共振态单粒子势的描述.对于一般的宽共振态,这可能导致相对更低的共振能量和更小的共振宽度.此外,对^(120)Sn共振态中νi_(13/2)与νi_(11/2)自旋伙伴态,还分析了交换项对其自旋-轨道劈裂的相关效应.与束缚态情形相比,共振态中自旋伙伴态的波函数可能存在显著区别,单粒子有效势与能量也相应发生改变.结果表明,不仅自旋-轨道相互作用,单粒子有效势中其他成分也是影响共振态自旋-轨道劈裂的重要因素.

系统级单粒子效应试验方法研究

为评估星载电子系统抗单粒子效应敏感性及验证系统级加固方法有效性,本文开展了系统级单粒子效应试验方法的相关研究。验证了采用地面模拟装置以逐一辐照系统中器件方式评估系统功能中断率的可行性,提出可通过多种方式获取器件的敏感性数据,指出直接将系统中器件对应的功能中断截面进行加和求取系统截面曲线的不合理之处,本研究为开展系统级单粒子效应试验提供了技术支撑。

单分散Al-4.5wt%Cu合金粒子的制备与凝固过程模拟

使用脉冲微孔喷射法制备了粒径可控的单分散Al-4.5wt%Cu液滴,对液滴凝固成的粒子进行分析表征。结果表明:该粒子具有粒径均一、高球形度、热履历一致的优点。随着粒径的增长,粒子的内部微观结构由胞状晶变为树枝晶。建立了粒子凝固过程的传热数值计算模型,分析了粒子下落中温度、温度梯度变化及冷却速率与粒子微观组织形貌的关系。在本实验条件下,310.0μm粒子内部凝固组织为胞状晶,冷却速率为771.71 K/s;485.1μm粒子内部凝固组织为树枝晶,冷却速率为382.40 K/s。

脉冲激光模拟单粒子效应试验技术述评

对近十年开展的脉冲激光单粒子效应试验技术进行了述评,指出脉冲激光模拟试验技术具有一定的优势和特点,与重离子模拟试验手段相比,方便易用,试验费用低。总结分析了近十年实验室开展的单粒子效应脉冲激光模拟试验技术研究工作,介绍了电子器件及集成电路单粒子效应激光模拟试验研究结果,对采用脉冲激光模拟单粒子效应试验获得的试验数据与重离子实验数据的等效性进行了比对分析。基于大量试验研究工作,建立了单粒子效应实验室模拟试验及加固评估的手段和方法,使单粒子效应激光模拟试验系统在加固评估中得到应用;试验研究表明,单粒子效应激光模拟系统可以确定单粒子敏感区、敏感参数、翻转截面获取及电子系统故障注入等,为航天器空间辐射效应模拟及加固设计验证开辟了新的技术途径和方法。

VDMOS单粒子效应简化电路模型研究

通过在功率VDMOS器件的等效电路模型中引入电阻分析器件的表面电压对其单粒子效应的影响。根据仿真数据,分析颈区宽度、P+注入和反向传输电容等参数对器件的影响,设计了250 V器件并进行辐照试验。仿真结果及试验结果与模型分析的结论一致:辐照条件下,表面电压由电阻分压确定;增加P+注入剂量和减小颈区条宽能够减小电阻,提高器件抗单粒子效应的能力;通过降低颈区浓度减小反向传输电容的方法,无法提高器件的抗SEE能力;颈区条宽增加,器件辐照后漏电增加。

NMOS晶体管电荷共享导致的SRAM单元单粒子翻转恢复效应研究

基于Synopsys公司的三维器件模拟软件TCAD,本文研究了NMOS晶体管电荷共享导致SRAM单元的单粒子翻转恢复(SEUR)效应。分析了NMOS晶体管电荷共享导致SEUR效应的物理机制,系统研究了NMOS晶体管偏置(如电源电压、P阱偏置电压)和工艺参数(如P+深阱掺杂浓度、P阱接触距离)对线性能量传输翻转恢复阈值(LETrec)以及单粒子翻转脉冲宽度(PWrec)的影响。研究发现:PWrec随着电源电压的增大而增大;PWrec和LETrec随着P阱偏置电压的增大而减小;LETrec随着P+深阱掺杂浓度的增大而增大;PWrec随着P阱接触与NMOS晶体管之间距离的增大而增大,而LETrec随着P阱接触与NMOS晶体管之间距离增大而减小。本文研究结论有助于优化SRAM单元抗单粒子效应设计,尤其是基于SEUR效应的SRAM单元的抗辐照加固设计提供了理论指导。

双沟槽SiC金属-氧化物-半导体型场效应管重离子单粒子效应

本文针对第四代双沟槽型碳化硅场效应晶体管升展了不同源漏偏置电压下208 MeV锗离子辐照实验,分析了器件产生单粒子效应的物理机制.实验结果表明,辐照过程中随着初始偏置电压的增大,器件漏极电流增长更明显;在偏置电压为400 V时,重离子注量达到9×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,在偏置电压为500 V时,重离子注量达到3×10^(4)ion/cm^(2),器件发生单粒子烧毁,单粒子烧毁阈值电压在器件额定工作电压的34%(400 V)以下.对辐照后器件进行栅特性测试,辐照过程中偏置电压为100 V的器件泄漏电流无明显变化;200 V和300 V时,器件的栅极泄漏电流和漏极泄漏电流都增大.结合TCAD仿真模拟进一步分析器件单粒子效应微观机制,结果表明在低偏压下,泄漏电流增大是因为电场集中在栅氧化层的拐角处,导致了氧化层的损伤;在高偏压下,辐照过程中N-外延层和N+衬底交界处发生的电场强度增大,引起显著的碰撞电离,由碰撞电离产生的局域大电流密度导致晶格温度超过碳化硅的熔点,最终引起单粒子烧毁.

功率MOSFET抗单粒子加固技术研究

针对功率MOSFET的单粒子效应(SEE)开展了工艺加固技术研究,在单粒子烧毁(SEB)加固方面采用优化的体区掺杂工艺,有效降低了寄生双极晶体管(BJT)增益,抑制了单粒子辐照下的电流正反馈机制。在单粒子栅穿(SEGR)加固方面,通过形成缓变掺杂的外延缓冲层来降低纵向电场梯度,减弱了非平衡载流子在栅敏感区的累积,并开发了台阶栅介质结构提升栅敏感区的临界场强。实验结果表明,经过加固的功率MOSFET在满额漏源工作电压和15 V栅源负偏电压的偏置条件下,单粒子烧毁和栅穿LET值大于75 MeV·cm^(2)/mg。在相同辐照条件下,加固器件的栅源负偏电压达到15~17 V,较加固前的7~10 V有显著提升。

130 nm 7T SOI SRAM总剂量与单粒子协和效应研究

为进一步阐明SOI器件中总剂量效应(TID)与单粒子效应(SEE)间的协和效应,本文基于SOI工艺特征尺寸为130 nm的国产7T结构SRAM进行了相关研究。通过对4组SOI SRAM开展了不同TID辐照后的SEE实验,得到器件单粒子翻转(SEU)截面随TID的变化规律。SOI SRAM的SEU截面在TID辐照后呈现明显的降低,最大在750 krad(Si)剂量辐照后下降80.5%。器件的饱和截面呈现随剂量增加而下降的趋势,最大下降19.5%,研究中未发现SEU阈值的明显变化。分析认为,延迟晶体管N5的等效关态电阻因为TID辐照而增加,该现象会造成N5的延迟作用增强,是该款器件SEU截面下降的主要原因。采用这种7T结构的SOI SRAM的抗SEE性能会随其在轨累积剂量的增加而逐渐增强,这为今后电子器件的抗辐射加固提供了启示。

近存计算架构AI芯片中子单粒子效应

利用中国散裂中子源大气中子辐照谱仪,对某款16 nm FinFET工艺制造的近存计算架构人工智能AI芯片进行了大气中子单粒子效应辐照测试研究.辐照测试中,在累积中子注量为1.51×10^(10)n/cm^(2)(1 MeV以上)情况下,共探测到5类共计35个软错误,尤其是探测到不同于传统冯诺伊曼架构芯片单粒子效应的计算与存储单元同时发生单粒子效应新现象.基于所探测到的两类功能单元同时单粒子效应新现象,结合蒙特卡罗仿真模拟,初步给出了近存计算架构AI芯片内物理布局上,核心功能单元间可降低同时发生单粒子效应的安全间距建议.该研究为进一步探究非传统冯诺伊曼架构芯片单粒子效应提供了参考与借鉴.

Virtex-5系列SRAM型FPGA单粒子效应重离子辐照试验技术研究

针对SRAM型FPGA在空间辐射环境下易发生单粒子效应,影响星载设备正常工作甚至导致功能中断的问题,开展了SRAM型FPGA单粒子效应地面辐照试验方法研究,提出了配置存储器(CRAM)和块存储器(BRAM)的单粒子翻转效应测试方法,并以Xilinx公司工业级Virtex-5系列SRAM型FPGA为测试对象,设计了单粒子效应测试系统,开展了重离子辐照试验,获取了器件的单粒子闩锁试验数据和CRAM、BRAM以及典型用户电路三模冗余前后的单粒子翻转试验数据;最后利用空间环境模拟软件进行了在轨翻转率分析,基于CREME96模型计算得到XC5VFX130T器件配置存储器GEO轨道的单粒子翻转概率为6.41×10^(-7)次/比特·天。

FinFET器件单粒子翻转物理机制研究评述

鳍式场效应晶体管(FinFET)器件由于其较高的集成度以及运算密度,已成为未来航天应用领域的重要选择。FinFET器件的辐射敏感性与其制作工艺和工作条件息息相关。为了解FinFET器件的单粒子翻转(SEU)敏感机制,文章结合国内外开展的相关研究,从SEU机理出发,分析了器件特征尺寸、电源电压和入射粒子的线性能量传输(LET)值等不同条件对器件SEU敏感性的影响,最后结合实际对FinFET器件SEU的研究发展方向进行展望。

基于优化模型的纳米器件逻辑单元单粒子瞬态仿真研究

空间辐射诱发的单粒子瞬态(SET)是航天电子系统可靠性的主要威胁。本文分析了现有电荷注入仿真模型的不足,提出了一种改进的结合灵敏体和双极扩散机制的电荷收集模型,综合考虑了寄生双极放大效应和电荷共享效应,可针对不同角度、不同线性能量传输值(LET)的重离子入射版图不同位置,计算获取SET平均脉宽及敏感截面分布。该方法已集成于项目组自研TREES软件,并针对商用65 nm工艺库中的多种逻辑单元开展了相关仿真计算。结果表明,该方法可在物理版图设计阶段评估单粒子瞬态截面及脉宽分布,为版图屏蔽SET设计加固提供基础参考数据。

双埋氧绝缘体上硅SRAM铀离子单粒子效应研究

随着集成电路技术的进步,提高电路的单粒子翻转(single event upset,SEU)阈值变得愈发困难。双埋氧层绝缘体上硅(double silicon-on-insulator,DSOI)技术为单粒子加固技术提供了新方法。利用哈尔滨工业大学空间地面模拟装置(space environment simulation and research infrastructure,SESRI)产生的铀离子对中国科学院微电子研究所研制的DSOI静态随机存取存储器(static random access memory,SRAM)开展了SEU效应研究。铀离子是目前可获得的线性能量传递(linear energy transfer,LET)最高的重离子。2种不同SEU加固能力的DSOI 4 kbit SRAM试验结果显示,通过对NMOS和PMOS的背栅实施独立偏压控制,可实现DSOI SRAM电路抗SEU能力的宽范围调制。最优条件下,使用LET为118 MeV·cm ^(2)·mg^(-1)的铀离子,累积注量为1×10^(7) cm^(-2)时,被测器件无SEU发生。