累積劑量對電子器件的脈衝輻射回響影響機理研究

《累積劑量對電子器件的脈衝輻射回響影響機理研究》是依託西北核技術研究院，由李瑞賓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：累積劑量對電子器件的脈衝輻射回響影響機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李瑞賓
• 依託單位：西北核技術研究院

項目摘要

電離輻射在電子器件中會產生累積劑量效應，使器件內部氧化層電荷和界面態增加，造成其電學性能發生改變，嚴重影響器件受脈衝輻射後的光電流產生和傳播。所以器件受一定累積劑量輻照後再受到脈衝射線輻照時，其擾動持續時間可能會明顯增加，或者翻轉閾值明顯降低，抗脈衝輻射能力大幅下降。這會造成對某些關鍵電子系統抗輻射能力的評估出現嚴重偏差。此現象近些年才被發現，國際上對此給予了高度關注，並進行了相關實驗研究，但機理研究很少且不深入；國內研究開展很少。因此，為認清累積劑量對器件脈衝輻射損傷的加劇機制，機理研究亟待開展。本課題通過開展累積劑量效應實驗和脈衝X射線輻照效應實驗，分別得到累積不同劑量後雙極和MOS器件的脈衝輻射回響規律；結合器件建模、電路仿真及理論研究，闡述累積劑量對器件脈衝輻射回響的影響機制，並從電路層面分析該影響機制下的敏感單元與參數，為電子器件的抗輻射性能評估及加固設計提供理論依據和科學指導。

結題摘要

γ（X）射線長期低劑量率輻射和脈衝高劑量率輻射是套用在加速器實驗室、空間飛行器以及庫存裝備中電子器件面臨的一種真實惡劣環境。長期低劑量率輻照帶來的累積劑量效應會使電子器件的抗脈衝輻射能力大幅降低，因此受到了國內外研究者的關注。累積劑量通過在半導體氧化層中聚集電荷，改變矽表面電勢，進而影響光電流的輸運和漏電流的產生，影響電子器件的脈衝輻射回響。本項目一方面以半導體單管器件為研究對象，研究了累積劑量對脈衝輻射回響的影響機制；另一方面以雙極和CMOS積體電路為研究對象，獲取了累積劑量對積體電路的脈衝輻射回響規律。項目提出了雙極器件基區複合增強理論，闡明了累積劑量對脈衝輻射二次光電流衰減的影響機理；建立了動態閂鎖模型和微分閂鎖模型，闡釋了體矽CMOS器件中閂鎖敏感性隨累積劑量的依賴關係。通過數值仿真和輻照實驗，驗證了理論分析和數學模型。研究成果可為電子器件的抗輻射加固和可靠性評估提供理論支持，促進我國電子器件抗輻射加固技術向深層次發展。