脉冲激光模拟单粒子效应的等效LET计算

在脉冲激光模拟单粒子效应实验中,一个关键问题是计算激光脉冲的等效LET.给出了在考虑非线性能量吸收机制、半导体器件表面反射和折射等关键因素下激光脉冲的等效LET计算方法和具体算例,与离子探测的器件单粒子翻转阈值吻合得较好.

脉冲激光模拟单粒子效应研究

脉冲激光在集成电路和器件单粒子效应(Single Event Effect,SEE)研究中有着广泛的应用。与重离子源相比,通过脉冲激光诱发SEE更容易获得空间信息和时间信息。本文介绍激光诱发SEE的产生机理、模拟试验设置以及线性能量传输(Linear Energy Transfer,LET)算法,通过皮秒激光诱发单光子与飞秒激光诱发双光子的模拟试验,对SEE现象发生时电压响应与能量的关系进行分析,验证了脉冲激光在SEE研究中的有效性和可行性。

光电耦合器的单粒子瞬态脉冲效应研究

利用脉冲激光模拟单粒子效应实验装置研究光电耦合器HCPL-5231和HP6N134的单粒子瞬态脉冲(SET)效应。实验获得了相关器件的单粒子瞬态脉冲波形参数与等效LET的关系,并甄别出器件SET效应的敏感位置,初步分析了SET效应产生的机理。利用脉冲激光测试了光电耦合器的SET宽度与等效LET的关系,并尝试测试了两种光电耦合器的SET效应的截面,其中,HCPL-5231的实验结果与其他文献利用重离子加速器得到的数据符合较好,验证了脉冲激光测试器件单粒子效应的有效性。

SRAM激光微束单粒子效应实验研究

结合器件版图,通过对2 k SRAM存储单元和外围电路进行单粒子效应激光微束辐照,获得SRAM器件的单粒子翻转敏感区域,测定了不同敏感区域单粒子翻转的激光能量阈值和等效LET阈值,并对SRAM器件的单粒子闭锁敏感度进行测试。结果表明,存储单元中截止N管漏区、截止P管漏区、对应门控管漏区是单粒子翻转的敏感区域;实验中没有测到该器件发生单粒子闭锁现象,表明采用外延工艺以及源漏接触、版图布局调整等设计对器件抗单粒子闭锁加固是十分有效的。

激光模拟单粒子效应中单光子与双光子吸收诱导电荷量对比

通过理论推导和模拟试验,研究了单光子和双光子吸收分别占主导时,脉冲激光模拟试验中电荷收集效率之间的定量关系。分析不同光学参数对模拟试验中电离电荷浓度影响,确定具体激光波长、脉宽、能量及束斑等参数。根据脉冲激光在硅中单光子线性吸收和双光子非线性吸收的特点,推导单光子与双光子吸收产生电荷量比值的定量公式。通过1 064 nm和1 200 nm波长激光的验证试验,发现了响应脉冲及产生电荷量与脉冲激光能量或能量平方具有良好的线性关系,且在单光子吸收和双光子吸收各自占主导时,单光子吸收产生电荷率明显高于双光子吸收,证明了两种波长激光产生电荷量的比值近似等于公式计算结果。结果表明,1 200 nm脉冲激光1 nJ2诱导电荷量等同于1 064 nm脉冲激光0.039 nJ诱导电荷量。

低失调电压双极运放的单粒子瞬态特性研究

在Ne、Fe、Kr、Xe、Ta五种重离子入射条件下获得了运放的SET幅值-宽度分布,发现SET脉冲具有宽、窄两种形态。在SET幅值-宽度特性基础上,采用概率密度方法获得了任意SET阈值下散射截面与LET的关系。考虑入射深度与器件敏感区域的匹配,根据产生的电荷量,可对重离子-激光的SET进行关联,以便获得等效重离子的激光能量。激光与重离子的对比试验表明,选取恰当的激光能量,能够反映重离子产生的SET幅值。研究结果为双极模拟集成电路抗SET选型评估及激光试验条件的选取提供了参考。

电流型PWM控制器单粒子脉冲瞬态效应的试验研究

采用理论分析与试验对比的方式,对脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制器的脉冲激光模拟单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)效应的等效性进行研究。对常用的电流型PWM控制器采用脉冲激光进行照射试验,通过改变激光能量得到不同条件下的试验数据,并与重离子照射条件下的试验数据进行对比。试验结果证实线状能量传递值LET(Linear Energy Transfer)=65.2 Me V·cm2·mg-1的868.3 Me V Xe重离子与波长1.064μm、能量为1–2 n J的脉冲激光产生的SET效应最为接近。试验结果为采用脉冲激光对同类型PWM控制器进行模拟SET试验提供了数据支撑。

空间用GaN功率器件单粒子烧毁效应激光定量模拟技术研究

利用飞秒脉冲激光对氮化镓(GaN)功率器件进行单粒子烧毁效应定量评估技术研究,针对器件结构建立脉冲激光有效能量传输模型,理论计算了激光有效能量与重离子线性能量传输(LET)的等效关系并开展了试验验证.考虑器件材料反射率与吸收系数对激光的影响,针对介质层界面间的激光多次反射进行参数修正,减小有源区有效能量计算误差.选择一款氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与一款肖特基势垒二极管(SBD)功率器件作为典型案例,分别开展飞秒脉冲激光正面与背部辐照试验,计算诱发单粒子烧毁的有效能量,并得到不同入射激光波长的烧毁等效LET阈值,对比了模型理论计算值与实际测量值.同时,研究结果对材料参数未知的GaN功率器件,提供了正面与背部辐照模型的激光试验波长选择参考.该工作将为激光定量评估空间用GaN等宽禁带半导体器件的单粒子烧毁效应机理研究及加固设计与验证提供技术支撑.