典型器件和电路不同剂量率的辐射效应

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PDSOI MOS器件总剂量辐射效应和FDSOI高迁移率MOS器件研究的开题报告

PDSOI MOS器件总剂量辐射效应和FDSOI高迁移率MOS器件研究的开题报告一、研究的背景和意义随着集成电路向技术尺寸的持续缩小，器件的发展日趋复杂，器件的辐射效应问题也日益引起了人们的关注。

在空间和航天应用和核电站等高辐射环境下，器件的辐照剂量量级可能达到每平方厘米多达数十兆拉德（Mrad）的水平。

因此，研究新型器件的抗辐照性能有着重要的理论和实际意义。

本课题主要针对两种不同类型的SOI器件进行研究：第一种是PDSOI MOS器件，其主要特征是在硅层上面存在着一个二氧化硅（SiO2）层，在开发集成电路器件中广泛应用。

然而，PDSOI MOS器件在重离子辐射下的抗辐照性能被证明比较差，其漏电流会快速上升，导致性能劣化，严重影响器件的可靠性；第二种是FDSOI高迁移率MOS器件，相比传统CMOS器件具有功耗低、性能优异等优点，已经成为高速、低功耗、低电压要求的器件应用的主流发展方向之一，并且较好地解决了PDSOI MOS器件在重离子辐照下的抗辐射性能的问题。

因此，对PDSOI MOS器件总剂量辐射效应和FDSOI高迁移率MOS器件的研究，不仅能够为新型器件的设计和制备提供参考，还能够为电子器件的可靠性和抗干扰措施等方面提供理论依据。

二、研究内容和方法1、PDSOI MOS器件总剂量辐射效应的研究研究PDSOI MOS器件在重离子辐照下的抗辐射性能表现，分析其漏电流的变化以及效应的来源。

同时，通过分析SOI结构的电子束退火处理的方法，尝试提高器件的抗辐射性能。

方法：利用高能离子束在PDSOI MOS器件上进行总剂量辐射，然后对器件进行I-V测试，分析测试结果，找出器件受到辐射后的漏电流变化规律和变化的原因；同时对SOI结构进行电子束退火处理，尝试提高器件的抗辐射性能，并比较其抗辐射性能与未处理的器件的差异。

2、FDSOI高迁移率MOS器件的研究研究FDSOI高迁移率MOS器件的电学和物理性能，在光子和重离子辐照下固有和随机单元的响应，并探索它们的原因和物理机制，为器件的可靠性和抗干扰性能提供依据。

深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应

深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应引言：深亚微米nmosfet器件是现代电子技术中的重要组成部分，其性能的稳定性和可靠性对于整个电子系统的运行至关重要。

然而，随着电子器件尺寸的不断缩小，器件所承受的总剂量电离辐射效应也越来越严重，这对于器件的性能和寿命都会产生不可忽视的影响。

本文将从总剂量电离辐射效应的角度，探讨深亚微米nmosfet器件的性能和可靠性问题。

一、总剂量电离辐射效应的概念总剂量电离辐射效应是指在电子器件中，由于长期受到辐射的影响，电子器件中的电子能级发生变化，从而导致器件性能的变化。

总剂量电离辐射效应是电子器件中最常见的一种辐射效应，也是最为严重的一种辐射效应。

二、深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应深亚微米nmosfet器件是一种非常重要的电子器件，其性能的稳定性和可靠性对于整个电子系统的运行至关重要。

然而，随着电子器件尺寸的不断缩小，器件所承受的总剂量电离辐射效应也越来越严重，这对于器件的性能和寿命都会产生不可忽视的影响。

在深亚微米nmosfet器件中，总剂量电离辐射效应主要表现为器件的漏电流增加、阈值电压的变化、电流增益的下降等。

这些变化都会导致器件的性能下降，从而影响整个电子系统的运行。

三、深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应的影响因素深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应的影响因素主要包括器件的工艺参数、器件的结构和器件的工作环境等。

其中，器件的工艺参数是影响器件总剂量电离辐射效应的最重要因素之一。

在器件的制造过程中，如果工艺参数控制不当，就会导致器件的总剂量电离辐射效应增加，从而影响器件的性能和寿命。

四、深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应的防护措施为了减少深亚微米nmosfet器件的总剂量电离辐射效应，需要采取一系列的防护措施。

其中，最常见的防护措施包括器件的屏蔽、器件的退火和器件的加固等。

这些措施可以有效地减少器件的总剂量电离辐射效应，从而提高器件的性能和寿命。

剂量率对MOSFET器件总剂量效应的影响

Ｉｆｕｎｅｏ一ａｓｔｎＴｏａｏｚｔｏｓｎｌｅｃｆｒｙＤｏｅＲａｅｏｔｌＩｎｉａｉｎＤｏｅｆｒＰｏｒＭｏＳＯｗｅＦＥＴ
ＸＵＥｕｘｏＹ — ｉｎｇ，ＣＡＯＺｈｏｕ，ＧＵＯ — ｏｕ，ＹＡＮＧ — ＺｕｙＳｈｉｙｕ，ＴＩＡＮｉＫａ（ｔｏａｂｒｔｒｆＶａｕｍｎｙｇｎｃｃｎｌｇｎｙｓｃＮａｉｎｌＬａｏａｏｙｏｃｕａｄＣｒｏｅｉｓＴｅｈｏｏｙａｄＰｈｉｓ，ＬａｚｏｎｔｔｔｆＰｈｓｃ，Ｌａｚｏ３００，ＣｉａｎｈｕＩｓｉｕｅｏｙｉｓｎｈｕ７００ｈｎ）
电子系统中，电离总剂量辐射效应极易引起而
验样品，剂量率对Ｍ０ＦＴ器件总剂量效就ＳＥ
收稿日期：０７０ — ５修回日期：０７１ — ３２０－８１；２０ — １１
率降低、电流增大、穿电压下降，响电子漏击影设备系统正常工作。由于空间环境中带电粒子
引起星载电子器件电离总剂量效应的辐射剂量
率很低，间典型的剂量率（ｓ原子，下空对ｉ以
同）１一～１＿Ｇｙｓ而通常地面实验室模为００ “ ／，
率对ＭＯＦＴ器件总剂量效应的影响进行试验研究。在试验中，取钴一０射线，ＳＥ选６以不同剂量率进行辐照试验。通过试验研究，得了被试器件阈值电压、电流和击穿电压随总剂量率的变化特性。结果获漏表明，剂量率更易引起器件损伤。低关键词：功率Ｍ０ｓＥ器件；线；量率；ＦＴ射剂总剂量效应中图分类号：Ｎ３６Ｔ８文献标志码：Ａ文章编号：００６３（０８０—４００１０ —９１２０）５０７ —５

双极型器件的总剂量辐射效应与损伤机理-医学资料

当双极型器件与线性电路应用于空间辐射环境时,
面临的问题？
器件将面临长时间、高能量、大剂量的粒子辐射，器件和电路性能将会退化，系统寿命显著减少。
本文的工作
从器件钝化层的辐射损伤机理出发，基于辐射诱生钝化层固定电荷与界面态，结合双极型器件的基极电流模型，探讨双极型器件的总剂量电离辐射效应，并针对双极型器件的低剂量率辐射损伤效应与机理展开讨论。
器件低剂量率辐射损伤机理与模型双极型器件剂量率效应的试验结果如图8所示双极型器件与线性电路在低剂量率辐照下电学参数的退化将远大于高剂量率辐照下电学参数的退化此即为低剂量率辐射损伤增强效应enhancedlowdoseratesensitivityeldrs双极型器件eldrs效应常用的物理解释为空间电荷模型物理过程如图9
谢谢！
论文评价
文章简介：本文从钝化层辐射损伤机理出发，介绍辐射诱生钝化层固定电荷与界面态的产生机理与计算模型，结合基极电流模型探讨双极型器件与电路的总剂量辐射效应，针对双极型器件的低剂量率辐射损伤机理与模型展开讨论。评价： 1、文章详细介绍了钝化层的总剂量辐射效应过程，有助于理解总剂量辐射效应。 2、低剂量率辐射损伤的介绍对于建立器件 ELDRS 效应的加速试验方法具有指导意义。
4 结论
本文概述了双极型器件与线性电路的总剂量电离辐射效应与损伤机理。首先，从钝化层辐射损伤机理出发，概述辐射诱生钝化层固定电荷与界面态的机理与计算模型，并结合器件模型介绍双极型器件的总剂量辐射效应; 随后，针对双极型器件低剂量率辐射效应的空间电荷模型、二级氢模型与延迟反应率模型展开分析与讨论。通过对双极型器件总剂量辐射效应机理的研究，对于建立器件 ELDRS 效应的加速试验方法具有指导意义。

化合物半导体器件的辐射效应

增益Gp同γ总剂量的关系
噪声系数N同γ总剂量的关系
GaAs MESFET的中子辐射效应
高能中子同GaAs晶格原子碰撞，使其离开平
衡格点—位移，产生“空位”及“间隙”，由此引入缺陷中心和陷阱。它们起复合中心作用，使少子寿命下降；吸收导带的自由载流子，使电阻率增加；形成附加的电离散射中心，使迁移率降低。
LED的发光效率
LED加正向电压时，辐射复合过程同非辐射复合过程处于竞争中. 量子效率 η=Rr/R=Τnr/(Τnr+Τr) 式中Rr，R分别为辐射复合率及总复合率，Τnr为无辐射复合寿命，Τr为辐射复合寿命。
LED结构对抗辐射性能的影响
同质结LED，由于发光区较宽（p-n结附近5-10µm ）,中子辐照后产生陷阱多，无辐射复合合寿命Τnr 显著降低，量子效率η降低也大。双异质结LED，例如下图，InGaP双异质结LED, 发光区仅为本1.5µm，,中子辐照上述影响较小，因而抗辐射能力有所提高。量子阱LED，发光区由极薄量子阱厚度（100nm）决定，其抗辐射能力大大提高。例子：GaAlAs量子阱LED,中子注量1.5x1013 /cm2 辐照后光输出功率仅减少2.5%左右，中子注量1.5x1014 /cm2 辐照后，光输出功率减少35%左右。
Si器件高很多。用途：自1976年问世以来发展迅速，从微波低噪声放大器件到微波功率器件，从厘米波到毫米波器件，广泛用于航天、通信、雷达、电子对抗等各种领域。
GaAs MESFET的总剂量电离辐射效应
由于不存在MOSFET那样的栅SiO2,因此总剂量电离辐射效应影响较小，很多实验证实， GaAs MESFE的耐总剂量电离辐射能力可以达到107rad以上。
AlGaAs/GaAs HBT的结构及优点

双极器件和电路的不同剂量率的辐射效应研究

维普资讯 httቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ://
第２卷第４６期
２００６年１１月
固体电子学研究与进展
ＲＳＡＣ＆ＰＯＲＳＦＳＥＥＥＲＨＲＧＥＳＯＳ
Ｖ０１２６．ｏ．．Ｎ４
ＮＯＶ．，２００６
双极器件和电路的不同剂量率的辐射效应研究
中图分类号：ＴＮ３２８ＴＮ３２．；４１文献标识码：Ａ文章编号：００３１（０６０—７ —６１０ —８９２０）４４１０
ＴｈｄａｉｎＥｆｅｔｆｔｐｏａｎｅｒＣｉｃｉｓａｖｃｓｅＲａｉｔｏｆｃｓｏｈｅＢｉｌｒＬｉａｒｕｔｎｄＤｅｉｅ
任陆余学锋旗迪远妩郭艾尔肯
（中科院新疆理化技术研究所，乌鲁木齐，８０１）３０１
２０一一５稿，０５１—７收改稿０４儿１收２０—２２
摘要：对不同类型和型号的国产及进口双极晶体管和运算放大器的不同剂量率的辐照效应及退火特性进行了
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｒａｉｔｎｅｆｃｓａｄａｎａｉｇｃａａｔｒｓｉｓｈｖｅｎｉｖｓｉａｅｎｄｆｅｅｔｄａｉｆｔｎｎｅｌｈｒｃｅｉｔｃａｅｂｅｎｅｔｇｔｄｏｉｒｎｏｅｎｆ
ｄｓａｅｗａｐｌｄ，ｔｅｌｓｈｅｉｅｒａｇｄ，ａｄｔｅｄｍａｅｉｄｃｄｂｉｈｄｓｏｅｒｔｓａｐｉｅｈｅｓｔｅｄｖｃｓｗｅｅｄｍａｅｎｈａｇｎｕｅｙｈｇｏｅ

高压soi pldmos器件电离辐射总剂量效应研究

高压soi pldmos器件电离辐射总剂量效应研究一、引言随着半导体器件的不断发展，电离辐射总剂量效应已经成为了一个重要的研究方向。

高压SOI PLDMOS器件是一种重要的功率器件，在电力电子、航空航天等领域应用广泛。

因此，对高压SOI PLDMOS器件在电离辐射总剂量效应下的特性进行研究具有重要的意义。

二、高压SOI PLDMOS器件结构及工作原理1. 高压SOI PLDMOS器件结构高压SOI PLDMOS器件由源极区、漏极区和栅极区组成。

其中，源极区和漏极区呈N型掺杂，栅极区呈P型掺杂。

栅极与源漏之间存在PN结，形成了一个场效应晶体管结构。

2. 高压SOI PLDMOS器件工作原理当栅极施加正向偏置时，栅极区形成一个P型电场，使得源漏之间形成一个N沟道。

当VGS增大时，沟道宽度减小，导通电阻增大。

当VDS增大时，沟道宽度进一步减小，导通电阻继续增大，直至达到饱和状态。

此时，器件处于导通状态。

三、高压SOI PLDMOS器件电离辐射总剂量效应的研究1. 电离辐射总剂量效应的概念电离辐射总剂量效应是指在电子、质子等粒子束照射下，半导体器件中产生的缺陷、载流子捕获和氧化物界面态等因素引起的性能退化现象。

2. 高压SOI PLDMOS器件电离辐射总剂量效应的特点（1）漏电流增加：由于粒子束照射会引起漏电流增加，从而影响器件的工作性能。

（2）阈值电压漂移：在粒子束照射下，阈值电压会发生漂移，从而影响器件的开关特性。

（3）导通电阻增加：在粒子束照射下，沟道深度减小，导致导通电阻增加。

3. 高压SOI PLDMOS器件电离辐射总剂量效应的测试方法（1）静态测试：通过对器件进行静态测试，得到其IV曲线和漏电流等参数。

（2）动态测试：通过对器件进行动态测试，得到其开关特性等参数。

4. 高压SOI PLDMOS器件电离辐射总剂量效应的研究现状目前，国内外学者已经对高压SOI PLDMOS器件在电离辐射总剂量效应下的特性进行了大量的研究。

辐射效应中的总剂量效应和单粒子效应

辐射效应中的总剂量效应和单粒⼦效应
总剂量效应 TID
γ光⼦或⾼能离⼦在集成电路的材料中电离产⽣电⼦空⽳对. 电⼦空⽳随即发⽣复合、扩散和漂
移,最终在氧化层中形成氧化物陷阱电荷或者在氧化层与半导体材料的界⾯处形成界⾯陷阱电荷,使
器件的性能降低甚⾄失效. γ光⼦或⾼能离⼦在单位质量的材料中电离沉积的能量称作剂量,单位rad
或Gy.随着剂量的增加,器件性能逐渐降低;当剂量积累到⼀定程度时, 器件功能失效. 因此, 这种现象
称为电离总剂量效应。

对⼀个元器件来讲，有三个参数决定了元器件所受辐射的类型及强度：
1，粒⼦辐射积分通量单位为粒⼦/平⽅厘⽶。

2，剂量率，它表明了单位时间内材料从⾼能辐射环境中吸收的能量，其单位为拉德/秒(rad/s)
3，总剂量，它是材料从⾼能环境中吸收的能量，单位为拉德（硅）（rad/（Si））.
单粒⼦效应
Single event effect，⼜称单事件效应。

⾼能带电粒⼦在器件的灵敏区内产⽣⼤量带电粒⼦的现象。

它属于电离效应。

当能量⾜够⼤的粒⼦射⼊集成电路时，由于电离效应（包括次级粒⼦的），产⽣数量极多的电离空⽳⼀电⼦对，引起半导体器件的软错误，使逻辑器件和存储器产⽣单粒⼦翻转，CMOS器件产⽣单粒⼦闭锁，甚⾄出现单粒⼦永久损伤的现象。

集成度的提⾼、特征尺⼨降低、临界电荷和有效LED阈值下降等会使执单粒⼦扰动能⼒降低。

器件的抗单粒⼦翻转能⼒明显与版图设计、⼯艺条件等因素有关。

SEE 单粒⼦效应
SEL 单事件/粒⼦闭锁 Single Event Latch-up
SEU 单事件/粒⼦翻转 Single Event Upset。

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ｄｖｃｓａｄｏｅａｉｎｌａｌｆｅｓｗｉｈＪＥＴｉｐｔｓａｅｒｉｃｓｅｎｄｔｉ．ｅｉｅｎｐｒｔｏａｍｐｉｉｒｔＦｎｕ —ｔｇｓａｅｄｓｕｓｄｉｅａｌＫｅｒｓ：ｂｐｌｒａａｏＣｓＣＭＯＳＩ ” ｙｗｏｄｉｏａｎｌｇＩ；Ｃｓ；Ｃｏｉｒｄａｉｎ；ｄｓ — ａｅｄｐｎｅｃｒａｉｔｏｏｅｒｔｅｅｄｎｅ
第１０卷第４期
２２年８０１月
信息与电子工程
ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＡＮＤＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＶＯ．１ＮＯ４１０，．
Ａｕ，０１ｇ．２２
文章编号：１７－８２２）４０８．６２２９（００ — ４４０６１２
摘要：对几十种不同类型的典型星用器件和电路在不同剂量率辐照下的响应规律及退火特性进行了研究。对双极器件和电路及ＪＥＦＴ输入运算放大器电路产生低剂量率损伤增强效应的机理进行了分
ｒｄａｉｎｅｆｃｓａｎｅｌｎｅｖｏｓｕｄｒｄｆｅｅｔｄｓ－ａｅｉｒｄｉｔｏ．Ｔｈｘｅｉｎａｅｕｔａｉｔｏｆｅｔｎｄａｎａｉｇｂｈａｉｒｎｅｉｆｒｎｏｅｒｔｒａａｉｎｅｅｐｒｍｅｔｌｒｓｌｓｓｏｈｔｔｅｆｉｕｅｍｏｅｒｉｆｒｎｔｉｅｅｔｔｐｓｏｅｉｅ．Ｔｅｔｐｃｌｆｉｕｅｍｏｅｒｓｈｗｔａｈａｌｒｄｓａｅｄｆｅｅｔｗｉｈｄｆｒｎｙｅｆｄｖｃｓｈｙｉａａｌｒｄｓａｅａｆ
关键词：双极类模拟电路；ＣＳ类电路；Ｃ－照；剂量率效应ＭＯｏｙ辐中图分类号：Ｔ３；Ｔ８Ｎ４１Ｌ４文献标识码：Ａ
Ｒａｉｔｏｆｅｔｆｔｅｔｐｃｌｄｖｃｓａｄｃｒｕｔｏｉｈａｄｄａｉｎｅｆｃｓｏｙｉａｅｉｅｎｉｃｉｓｆｒｈｇｎｈ
（．ｎｉｎｅｈｉａｎｔｕｅｏＰｙｉｓ＆Ｃｅｓｒ，ＣｉｅｅＡｃｄｍｙｏｃｅｃｓＵｒｍｑｎｉｎ３０１，Ｃｉａ１ＸｉｊａｇＴｃｎｃｌｓｉｔｆｈｓｃＩｔｈｍｉｔｙｈｎｓａｅｆｉｎｅ。ｕｉｊａｇ８０１ｈｎ；ＳＸｉ２ＸｉｊｎｙＬｂｒｔｒｆｎｏｍａｉｎＭａｅｉｌｎｅｉｅ，Ｕｕｉｎｉｎ３０，Ｃｉａ．ｎｉｇＫｅａｏａｏｙｏｆｒｔｔｒｓａｄＤｖｃｓｒｍｑｊａｇ８０１ａＩｏａＸｉ１ｈｎ）Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｄｏｅｓｏｙｅｆｔｐｃｌｄｖｃｓａｉｃｉｓａｐｉｄｔａｅｌｔｓａｅｉｖｓｉａｅｎｔｅｒｚｎｆｔｐｓｏｉａｅｉｅｎｄｃｒｕｔｐｌｅｏｓｔｌｉｅｒｎｅｔｇｔｄｏｈｉｙ
典型器件和电路不同剂量率的辐射效应
陆妩，任迪远，郑玉展一，王义元，－旗，，郭一，余学峰，何承发，
（．国科学院新疆理化技术研究所，新疆乌鲁木齐８０１；２新疆电子信息材料与器件重点实验室，新疆乌鲁木齐８０１１１中３０１．３０１
析。结果显示，器件类型不同，失效模式也相异。其典型的失效模式表现为４种：ａ）仅有低剂量率辐
照损伤增强效应；）既有低剂量率辐照损伤增强效应，有时间相关效பைடு நூலகம் ；）仅有时间相关效应；）无ｂ又Ｃｄ不同剂量率辐照损伤间的差异。
ｌｗｏｅｒｔｒａｉｔｏｏｄｓａｅｉｒｄａｉｎｓ
Ｌ，ＲＮＤ —ｕｎ一ＨＮｕｚａ，ＷＡＧＹ —ｕｎ，ＧＯＱ，Ｙｕ－ｎ ‘，Ｈｈｎ．ＵＷｕ一Ｅｉａ，ＺＥＧＹ — ｎ一ｙｈＮｉａｙＵｉ一ＵＸｅｆｇｅ一ＥＣｅｇｆ＇ａ
ｄｇａａｉｎｐｅｒｗｉｈｉｆｒｎｄｓｒｔｓｅｒｄｔｏａｐａｓｔｄｆｅｅｔｏｅａｅ．ＴｈｅｍｅｈａｉｍｓｏｃｎｓｆＥＬＤＲＳｗｈｃｓｈｗｎｎｉｏａｉｈｉｓｏｉｂｐｌｒ
ｆｌｗ：ａｎｙＥｈｎｅｏｓｔｅｓＩｉ（ＬＲＳｓｅｈｂｔｄ；ｂｏｈＥＤｎｉｏｌｓ）ｏｌｎａｃｄＬｗＤｏｅＲａｅＳｎｉｖｔＥＤ）ｉｘｉｉｏｉｙｅ）ｂｔＬＲＳａｄＴｍｅＤｅｅｄｎｆｃ（ＤＥｒｏｎｎｓｍｅｄｖｃｓ）ｊｓｓｏｓＴＥ；ａｄｄｏｄｓｉｃｎｓｎｔｅｐｎｅｔＥｅｔＴ）ａｅｆｕｄｉｏｅｉｅ；ＣｕｔｈｗＤｎ）ｎｉｔｔｅｓｉｈｎ