对两款商用铁电存储器进行了钴源辐射试验，研究了不同偏置条件下铁电存储器的总剂量效应。使用了超大规模集成电路测试系统测试了铁电存储器的直流、交流、功能参数，分析了辐射敏感参数在辐射过程中的变化规律 ,研究了器件功能失效和参数退化的原因。研究表明 ,将铁电存储器置于不同的偏置条件下，铁电存储器的功能失效阈值不同，原因可能是偏置不同造成了辐射损伤的短板电路模块不同。

基于标准工艺线的设计加固是大规模集成电路抗辐射加固的发展趋势, 对微纳米单元器件进行辐射效应参数提取是实现设计加固的前提。为了摒除参数提取过程中封装引入的影响, 实现在线参数测试, 本文设计了一套晶圆级器件辐照与辐射效应参数提取试验装置, 兼备晶圆级器件电离总剂量辐照、器件参数在线测试分析功能, 并且具有通用性强、测量范围宽、结构一体化、操作自动化等特点。对设备在50 kV管压下产生的X射线能谱、剂量率、束斑的测量以及对晶圆级MOS器件进行I-V、C-V、低频噪声特性的测试分析结果表明, 该设备符合ASTM F1467测试标准, 且能满足晶圆级器件辐射效应参数提取要求, 可为大规模集成电路抗辐射设计加固提供良好的试验条件。

为了对4管像素结构CMOS图像传感器的空间应用提供可靠性指导, 对4管像素结构的CMOS图像传感器进行了－40～80 ℃的变温实验, 着重分析了样品器件的转换增益、满阱容量、饱和输出和暗电流等参数随温度的变化规律。实验结果表明, 随着温度的升高, 样品器件的转换增益从0.026 54 DN/e下降到0.023 79 DN/e,饱和输出从4 030 DN下降到3 396 DN, 并且暗电流从22.9 e·pixel－1·s－1增长到649 e·pixel－1·s－1。其中器件转换增益的减小应主要归因于载流子迁移率随温度升高而下降使得像素后端读出电路增益降低; 饱和输出的降低则是因为转换增益的降低, 因为转换增益随温度变化对饱和输出的影响要大于满阱容量随温度变化对饱和输出的影响。

为研究空间高能粒子位移损伤效应引起的星用CMOS图像传感器性能退化，对国产CMOS有源像素传感器进行了中子辐照试验，当辐射注量达到预定注量点时，采用离线的测试方法，定量测试了器件的暗信号、暗信号非均匀性、饱和输出电压、像素单元输出电压等参数的变化规律。通过对CMOS图像传感器敏感参数退化规律及其与器件工艺、结构的相关性进行分析，并根据半导体器件辐射效应理论，深入研究了器件参数退化机理。试验结果表明，暗信号和暗信号非均匀性随着中子辐照注量的增大而显著增大，饱和输出电压基本保持不变。暗信号的退化是因为位移效应在体硅内引入大量体缺陷增加了耗尽区内热载流子产生率，暗信号非均匀性的退化主要来自于器件受中子辐照后在像素与像素之间产生了大量非均匀性的体缺陷能级。另外，还在样品芯片上引出了独立的像素单元测试管脚，测试了不同积分时间下像素单元输出信号。