“先进半导体材料及器件的辐射效应”简介

随着科学技术的发展,特别是随着核技术和空间技术的发展,越来越多的电子设备需要在各种辐射环境中应用。辐射同电子设备中的元器件相互作用,导致它们的电参数变化,严重时元器件完全失效,使电子设备不能正常工作。半导体材料及器件对辐射尤其敏感,为了保证电子设备在特定的辐射环境下能正常工作,必须对它们的辐射效应及辐射加固技术行研究。     

微电子器件的抗辐射加固和高可靠技术

介绍了微电子器件的辐射效应和器件制作材料、电路设计、器件结构、制作工艺、元件之间的隔离、预辐射等加固技术，及微电子器件加固水平；并扼要介绍了微电子器件的耐高温和耐冲击与振动等高可靠技术。     

氮化镓HEMT器件辐射效应综述

在高频、大功率、高温、高压等领域,氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)器件因其优异的耐辐射性能而被广泛地应用于卫星、太空探测、核反应堆等领域。尽管从理论和一些试验研究中可以得知,氮化镓材料具有良好的耐辐射特性,但在实际应用中,因其制作工艺及结构等因素的影响,氮化镓HEMT器件的耐辐射特性受到了很大的影响和挑战。本文介绍了氮化镓HEMT器件几种辐射效应,并对氮化镓HEMT器件辐射的研究进行了综述。     

星载电子设备抗辐照分析及器件选用

对星载环境下空间辐射对电子设备的各种影响进行了较为详细的分析,并针对辐照产生的不同后果给出有效的防护方法。同时对航天电子系统中电子元器件的选用作了简要说明。     

总剂量辐射效应中的辐射源及剂量测量

介绍了电子元器件与电路总剂量辐射效应中可能遇到的各种辐射源及吸收剂量测量问题。辐射环境包括空间辐射环境、核爆炸辐射环境及总剂量徊固实验中用到的模拟辐射源,给出了一些基本的参数,为进行不同辐射源总剂量效应异同性研究及用地面模拟试验结果预估器件的工作寿命尊定基础,探讨了总剂量效应测试小的剂量学问题及各种辐射环境的剂量测量方法,尤其对热释光剂量仪进行了深入的研究。     

空间辐射对光通信中光纤的影响

介绍了国外对光纤器件在空间强辐射条件下的性能研究的历史和现状。对空间辐射环境及其在光纤器件里产生的三种效应作了简要叙述,说明了影响光纤器件空间辐射适应性的几大因素及其相互关系,并针对光纤进行了阐述和分析,指出其在空间辐射下应用的可行性。     

辐射对光器件性能的影响的研究

光器件不但在通信领域得到了广泛应用，而且在一些特殊场合如空间探测及核反应堆运行监视等方面得到了越来越多的采用，而这些场合都存在辐射。本文将会分析离子辐射对光电二级管的影响，除此之外，也会介绍对于包括光纤布喇格光栅和耦合器在内的WDM器件中的辐射损害的研究成果。     

光纤陀螺光学器件的空间辐射效应及防护技术

针对光纤陀螺用光学器件在空间辐射环境下受电离损伤和位移损伤影响性能下降的问题,分别分析了光纤、SLD光源、PIN-FET探测器的空间辐射效应。为保证光纤陀螺在空间的工作性能,从被动屏蔽和主动加固两方面讨论了光学器件的辐射防护技术。考虑到不同光学器件对不同类型辐射损伤的敏感性以及航天器载荷对重量的严格要求,从电离损伤屏蔽和位移损伤屏蔽两方面对屏蔽厚度进行了优化设计。通过对各光学器件辐射效应机理的分析,讨论了提高光学器件本身抗辐射能力的主动加固技术。     

降低单事件辐射对卫星用FPGA的影响

卫星用FPGA现在,卫星设计人员能够利用最新的耐辐射FPGA技术,实现比以往更复杂的设计,同时避免了抗辐射ASIC技术的高成本和开发进度风险。新一代耐辐射FPGA器件的逻辑密度比现有产品几乎提高了1个数量级,并具备增值功能,如嵌入式内存和高级I/O特性。FPGA的辐射效应卫星在环绕地球运行时会经过高强度辐射地带,这类辐射是由地球磁场捕获的宇宙粒子和太阳辐射物混合而成的。含有辐射的重离子会对半导体器件产生有害的影响。设计人员必须设法减低这些影响,才能在卫星设计中成功地集成半导体电子设备。对地球轨道卫星而言,辐射效应分两…     

星用微电子器件辐射效应及加固途径分析

在介绍卫星天然辐射环境和人工核爆辐射环境的基础上，着重分析应用于卫星电子系统中的微电子器件的辐射效应，包括电离辐射效应，瞬态辐射效应和中子辐射效应，并归纳出各种器件抗辐射加固的主要途径和具体方法，涉及的器件包括：ＣＭＯＳ／体硅电路，ＣＭＯＳ／ＳＯＳ电路，ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ及其电路，电荷耦合器件等。     

CCD辐射损伤效应及加固技术研究进展

综述了电荷耦合器件(CCD)在空间环境和核辐射领域中的辐射效应研究进展;阐述了不同粒子辐照CCD的损伤效应机理及暗电流、平带电压和电荷转移效率等敏感参数的退化机制;从制造工艺、器件结构、工作模式等方面介绍了CCD抗辐射加固技术;分析了CCD辐射效应研究的发展趋势。     

CMOS图像传感器总剂量辐照效应及加固技术研究进展

CMOS图像传感器(CIS)在空间辐射或核辐射环境中应用时,均会受到总剂量辐照损伤的影响,严重时甚至导致器件功能失效.文章从微米、超深亚微米到纳米尺度的不同CIS生产工艺、从3T PD(Photodiode)到4T PPD(Pinned Photodiode)的不同CIS像元结构、从局部氧化物隔离技术(LOCOS)到浅槽隔离(STI)的不同CIS隔离氧化层等方面,综述了CIS总剂量辐照效应研究进展.从CIS器件工艺结构、工作模式和读出电路加固设计等方面简要介绍了CIS抗辐射加固技术研究进展.分析总结了目前CIS总剂量辐照效应及加固技术研究中亟待解决的关键技术问题,为今后深入开展相关研究提供理论指导.     

空间辐射环境下光源辐射性能的比较和选择

激光光源器件是卫星光通信系统中重要的终端部件,它的工作性能直接影响着光通信系统最终的误码率。对常用的LED、LD、YAG、VCSEL光源器件的空间辐射特性进行了总结和比较,结果表明,VCSEL器件无论在阈值电流还是在输出功率方面均具有更优越的抗辐射性能,更适合作为卫星光通信系统中的光源器件。     

抗辐射电子学研究综述

抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科,其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和X射线,空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响,中子和γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异,质子和X射线、中子辐照的损伤差异,γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对21世纪20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。     

自由空间用半导体激光器抗辐射的研究

为了提高半导体激光器的抗辐射性能,满足空间应用的需要,在介绍了空间辐射环境的基础上,对空间辐射在半导体激光器中产生的总剂量效应、单粒子翻转效应和位移效应进行了分析,并探讨了半导体激光器在空间辐射环境中相应的抗辐射防护技术。对980 nm单模半导体激光器采用了端面镀膜、Al2O3绝缘介质层、真空封装等抗辐射的改进措施,有效地提高了半导体激光器的抗辐射能力。     

低成本和商业卫星元器件抗辐射保证流程研究

为严格控制低成本卫星和商业卫星的研制成本,并缩短研制周期,有效手段之一是采用工业级器件、普军级器件,甚至是商用货架(Commercial Off-The-Shelf,COTS)器件。但是,研制成本与空间辐射环境适应性之间的矛盾是低等级器件和COTS器件在空间应用时需解决的主要问题。在分析低成本卫星和商业卫星空间辐射环境的基础上,结合NASA、ESA对低等级器件提出的评估筛选标准,思考了低成本卫星和商业卫星用电子器件抗辐射加固保证流程,为后续制定低成本卫星用元器件质量保证体系和大纲提供支撑。     

辐照加固SRAM型FPGA总剂量辐射效应研究

在航天辐射环境中,电离辐射产生的辐射效应会对电子元器件性能产生影响。文章对自主研发的SRAM型FPGA芯片在60Co-γ源辐照下的总剂量辐射效应进行了研究。实验表明:(1)总剂量累积到一定程度后功耗电流线性增大,但只要功耗电流在极限范围内,FPGA仍能正常工作;(2)SRAM型FPGA在配置过程中需要瞬间大电流,故辐照后不能立即配置;(3)总剂量辐照实验时,功耗电流能直观反映器件随总剂量的变化关系,可作为判断器件失效的一个敏感参数。该研究为FPGA的设计提供了基础。     

辐射效应对半导体器件的影响及加固技术

与其他半导体器件相比,CMOS集成电路具有功耗小、噪声容限大等优点,对于对重量、体积、能源消耗都有严格要求的卫星和宇宙飞船来说,CMOS集成电路是优先选择的器件种类。随着半导体器件的等比例缩小,辐射效应对器件的影响也在跟着变化。这些影响包括:栅氧化层厚度、栅长的减小、横向非均匀损伤、栅感应漏电流等方面。对于微电子器件的抗辐射加固,文章就微电子器件的应用场合、辐射环境的辐射因素和强度等,从微电子器件的制作材料、电路设计、器件结构、工艺等多方面进行加固考虑,针对各种应用环境提出加固方案。