质子辐照对RADFETs的γ辐照剂量响应的影响研究

针对辐射敏感晶体管(Radiation Sensitive Field-Effect Transistors,RADFETs)在地面标定使用(60)^Coγ射线源而实际空间应用时存在的质子电子辐射环境的差异性问题,进行了10 MeV质子和(60)^Coγ射线的对比辐照与协和辐照试验。采用中带电压法(Mid-gap Technique,MGT)和电荷泵法(Charge Pumping,CP)对器件辐照过程中的氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷进行了分离,结合Geant4工具包仿真质子在氧化层中初级反冲原子(Primary Knock-on Atom,PKA)的产生过程,对RADFETs质子与(60)^Coγ辐射响应差异的微观机理进行了探讨。研究结果表明:RADFETs对质子的剂量响应较少,但质子辐照会在RADFETs中引入位移损伤,加剧其邻近界面处的陷阱电荷对测量结果的影响。因此RADFETs在空间应用时,有必要使用质子电子的通量模型对测量数据进行修正或设计特定的标定方案。

浮栅晶体管不同射线剂量响应特性研究

针对浮栅晶体管在不同射线下的响应差异问题,进行了^(60)Co-γ射线、25 MeV质子和1 MeV电子的辐照试验,研究了不同射线下浮栅晶体管的剂量响应差异。采用蒙特卡罗方法对器件灵敏区的吸收剂量进行了修正。通过中带电压分离出界面陷阱电荷,分析了不同射线下电离辐射响应差异的微观机理。研究结果表明,在等效剂量下,质子辐照后电离响应特性与^(60)Co-γ射线较为接近,电子辐照后响应程度略低于质子和^(60)Co-γ射线。对器件灵敏区的吸收剂量进行修正后,三种射线下的剂量响应特性差异降低。质子辐照后界面陷阱电荷数量多于^(60)Co-γ射线和电子射线。试验研究为浮栅晶体管辐照传感器的研制提供参考。

浮栅晶体管的辐照响应及退火特性研究

对浮栅晶体管进行了^(60)Co-γ射线总剂量辐照试验,研究了浮栅晶体管的电离辐射响应特性,通过对晶体管在辐照后的常温和高温100℃下的退火,分析了电离辐射环境下浮栅晶体管的陷阱电荷的产生及变化过程,监测了浮栅电荷存储能力。结果表明,辐照导致浮栅晶体管中多晶硅浮动栅极存储电荷的丢失,界面处感生的陷阱电荷数量远少于氧化物陷阱电荷及浮栅中电荷丢失量,退火效应可恢复浮栅受辐射影响的存储能力。试验数据为浮栅晶体管在电离辐射环境的测试及应用提供参考。

PMOS剂量计对^(60)Co和10 keV光子的剂量响应差异

针对P型金属氧化物半导体(PMOS)剂量计对^(60)Co和10 keV光子的剂量响应差异问题,本文对400 nm-PMOS剂量计进行了不同栅压条件下^(60)Coγ射线和10 keVX射线的对比辐照试验,并通过中带电压法和电荷泵法分离氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷的影响,发现PMOS对10 keV光子的响应明显低于^(60)Coγ射线,其中主要的差异来自氧化物陷阱电荷,退火的差异表示不同射线辐照下的陷阱电荷竞争机制不同,不同的分析方法也带来一定差异。通过使用剂量因子和电荷产额修正,减小了剂量响应的差异,同时对响应的微观物理机制进行了解释。通过有效剂量修正和电荷产额修正可以很大程度上减小不同能量的剂量响应差异,为PMOS的低能光子辐射环境应用提供了参考。