硅单粒子位移损伤多尺度模拟研究

本文结合分子动力学方法和动力学蒙特卡罗方法, 研究了单个粒子入射硅引起的位移损伤缺陷的产生和演化过程; 基于Shockley-Read-Hall理论计算了单个粒子入射引起的位移损伤缺陷导致的泄漏电流增加及其演化过程, 比较了缺陷退火因子与泄漏电流退火因子之间的差异, 并将计算结果与实验值进行了对比. 结果表明, 计算泄漏电流时, 仅考虑一种缺陷的情况下缺陷退火因子与泄漏电流退火因子相同, 考虑两种缺陷类型情况下二者在数值上有所区别, 但缺陷退火因子仍能在一定程度上反映泄漏电流的退火行为. 分子动力学模拟中采用Stillinger-Weber势函数和Tersoff势函数时缺陷退火因子和泄漏电流退火因子与实验结果一致, 基于Stillinger-Weber势函数的计算结果与实验值更为接近.     

动态加载过程中石英玻璃诱导水的快速结晶相变

在气炮加载试验中利用弹载光源原位测试技术,观测了夹于石英玻璃之间的水在动态压缩过程中的透光特性. 通过其光透射特性研究了水的冲击相变. 实验结果发现液态水在动态冲击压缩过程中, 其压力低于2 GPa 就出现透明性变差的现象,而且水的透明性下降与石英玻璃的存在有关,是一种石英诱导水的结晶相变现象.     

在石英界面处液态水的冲击结构相变

利用轻气炮加载技术和光透射测量技术, 观测了冲击加载过程中水/石英界面处的水结构变化.实验发现,冲击条件(0.5—2 GPa, 335—375 K)下水在液相区内能够发生结构改变且起始于水/石英界面,结构改变的速率和程度与石英界面的特性有关.证实在固/液相边界一定区域内的液态水,在经历高温高压状态的变化中表现出特殊的相转变现象.同时,研究表明液态水结构转变的过程区分为明显的四个动力学阶段.     

利用等时退火法预估等温退火效应实验研究

对电离辐照损伤后的MOS器件的等温和等时退火特性进行了研究，结果发现，首先，100℃等 温退火是有效的，等时退火所需的全过程时间最短；其次，+5V栅偏压退火相对于0V和浮空 偏置条件，阈值电压恢复速度快、恢复程度大；最后，利用等时退火数据对等温效应进行了 理论预估，实验等温曲线和预估结果吻合得较好. 关键词： 等温退火 等时退火 MOS器件     

超强磁场下中子星壳层的电导率和磁星环向磁场欧姆衰变

磁星是指主要由磁场提供辐射能量的一类脉冲星.部分宁静状态下的磁星X射线有热起源,对应的温度kT为0.2—0.6 keV (1 eV=1.602×10~(–19) J),这比转动供能的脉冲星的典型温度值高很多,并且可以用黑体谱来拟合.对磁星的观测和理论研究是当前脉冲星领域一个重要的热点.结合物态方程,本文首先计算了在超强磁场下壳层的电导率;从统计上研究了由于环向磁场衰变,磁场能释放率与磁星软X射线光度之间的关系.通过分类和数值拟合,所得到的新的拟合公式能较好地反映磁星软X射线光度和旋转能损率之间的关系.研究发现,对于绝大多数高X射线光度的磁星,环向磁场欧姆衰变足够提供其观测的软X射线辐射;对于低X射线光度的暂变磁星,其软X射线辐射可能来源于旋转能损率、磁层流或粒子星风.随着对磁星理论和观测研究的深入,本文模型也会得到进一步的改进,理论结果将更好地符合磁星的软X射线观测.     

一种可用于轻气炮加载实验中的光散射测试技术

本文报道了一种用于气炮动态加载实验中的在线光散射测试技术。该实验技术具有技术简单、激发光源工作电压低、光源响应时间短、光源输出功率稳定的优点。利用该实验技术研究了水在多次冲击压缩过程中的相变行为,发现当水被冲击压缩到约2GPa以上时,其透明性开始下降。经分析认为水的透明性下降是由水的液-固相变引起的。     

不同辐射环境下CMOS器件总剂量测试技术与损伤差异研究

对应用在不同辐射环境下HP4156半导体参数自动化在线测试系统以及脉冲总剂量效应在线测试系统进行了详细的介绍,说明其工作原理和技术指标,并利用这两套测试系统对典型CMOS器件4007在强光一号加速器脉冲硬X射线状态、长脉冲γ射线状态以及⁶⁰Co稳态γ射线状态下开展了不同辐射环境总剂量损伤效应的比较研究, 为今后深入进行此项工作打下了基础.     

Experimental study on radiation effects in floating gate read-only-memories and static random access memories

Radiation effects of the floating gate read-only-memory (FG ROM) and the static random access memory (SRAM) have been evaluated using the 14~MeV neutron and 31.9MeV proton beams and Co-60 $\gamma $-rays. The neutron fluence, when the first error occurs in the FG ROMs, is at least 5 orders of magnitude higher than that in the SRAMs, and the proton fluence, 4 orders of magnitude higher. The total dose threshold for Co-60 $\gamma $-ray irradiation is about 10$^{4}$~rad (Si) for both memories. The difference and similarity are attributed to the structure of the memory cells and the mechanism of radiation effects. It is concluded that the FG ROMs are more reliable as semiconductor memories for storing data than the SRAMs, when they are used in the satellites or space crafts exposed to high energy particle radiation.     

InP中子位移损伤效应的Geant4模拟

磷化铟(In P)作为第二代化合物半导体材料,抗辐照能力强,光电转换效率高,在光子领域和射频领域具有优势.大气空间中, In P半导体器件受大气中子辐照影响,器件性能发生退化.本文采用蒙特卡罗模拟软件Geant4对In P中子辐照效应进行模拟,得到In P中不同能量中子产生的位移损伤初态分布.结果表明:在微米量级内,非电离能量损失(NIEL)随深度均匀分布,在厘米及更高量级上, NIEL随着入射深度的增大而降低,当靶材料足够厚时可以降低至零;分析1—20 Me V中子入射3μm In P产生的NIEL及其随深度分布,发现NIEL随入射中子能量的增加呈现出先升后降的趋势,该趋势主要由非弹性散射反应产生的初级反冲原子(PKA)造成;分析1—20 Me V中子入射3μm In P产生的PKA种类、能量,发现In/P的PKA占比较大,是产生位移损伤的主要因素,中子能量越高, PKA的种类越丰富, PKA最大动能越大,但PKA主要分布在低能部分.研究结果对In P基5G器件在大气中子辐射环境中的长期应用具有理论和指导价值.     

强冲击压缩条件下g-C3N4向β-C3N4直接转化

 为了合成出理论预言的具有致密结构的超硬材料C₃N₄,运用二级轻气炮加载和冲击回收实验技术,以富含N的g-C₃N₄为前驱物,在40~65 GPa压力下完成了冲击合成实验。在低于51 GPa压力时,X射线衍射分析表明,在回收样品中未发现有新相生成,说明g-C₃N₄是稳定的;而在51~65 GPa范围内,回收样品中有新相生成,与理论计算结果对照发现,新相为β-C₃N₄相,且不含其它结晶相。证实利用冲击合成方法将g-C₃N₄直接转化为单纯β-C₃N₄是可能的,对纯净的超硬相碳氮化合物的合成研究具有参考意义。