中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
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。
抗辐射 辐射效应 试验与测试 建模与仿真 协同效应 radiation hardening radiation effect experiment and testing modeling and simulation synergistic effect 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 452
商洛学院 化学工程与现代材料学院, 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室, 商洛市石墨烯技术与应用研究中心, 商洛 726000
镍基电极材料是碱性电解水中最具工业应用前景的过渡金属催化剂, 而其缓慢的析氢反应动力学及低活失活问题仍亟待解决。本研究以泡沫镍(NF)为基底, 采用一步循环伏安法制备了主晶相为独立分相的多晶态金属镍铜合金、夹杂有少量非晶态V2O5相、具有三维多孔团簇结构的金属镍铜负载钒氧化物电催化剂(VOx-NiCu/NF)。纳米颗粒、团簇交织形成的微米孔及泡沫镍的一级微孔共同构成了VOx-NiCu/NF的三级多孔微纳结构, 使其电催化活性面积增加了28倍, 并在析氢反应中表现出优异的催化性能。在碱性介质中, 获得-10 mA·cm-2的析氢电流密度, VOx-NiCu/NF需要的过电势(η10)仅为35 mV, 表现出类铂的催化活性, 具有优异的长效稳定性及强劲的耐用性。电极表面形成的多孔团簇结构, 显著增加了催化活性位点并为物质传递提供大量通道。镍铜合金及非晶态V2O5相, 在一定程度协同改善了材料的固有析氢活性。理想的组成及独特的结构特性提高了VOx-NiCu/NF的催化性能, 其中结构优势对其最优效能起主导作用。动力学分析发现, VOx-NiCu/NF在析氢过程遵循Volmer-Heyrovsky机理, 即表面活性氢原子的电化学脱附为电荷转移过程的决速步骤, 为后续深入研究催化机制奠定了基础。
镍铜合金 钒氧化物 析氢反应 团簇结构 协同效应 nickel-copper alloy vanadium oxide hydrogen evolution reaction cluster structure synergistic effect
1 湘潭大学材料科学与工程学院, 湖南湘潭 411105
2 上海精密计量测试研究所, 上海 201109
3 西北核技术研究院, 陕西西安 710024
4 中国原子能科学研究院, 北京 102488
基于中国原子能科学研究院的 HI-13加速器, 利用不同线性能量传输(LET)值的重离子束流对 4款来自不同厂家的 90 nm特征尺寸 NOR型 Flash存储器进行了重离子单粒子效应试验研究, 对这些器件的单粒子翻转(SEU)效应进行了评估。试验中分别对这些器件进行了静态和动态测试, 得到了它们在不同 LET值下的 SEU截面。结果表明高容量器件的 SEU截面略大于低容量的器件; 是否加偏置对器件的翻转截面几乎无影响; 两款国产替代器件的 SEU截面比国外商用器件高。国产替代器件 SEU效应的 LET阈值在 12.9 MeV·cm2/mg附近, 而国外商用器件 SEU效应的 LET阈值处于 12.9~32.5 MeV·cm2/mg之间。此外, 针对单粒子和总剂量效应对试验器件的协同作用也开展了试验研究, 试验结果表明总剂量累积会增加 Flash存储器的 SEU效应敏感性, 分析认为总剂量效应产生的电离作用导致了浮栅上结构中的电子丢失和晶体管阈值电压的漂移, 在总剂量效应作用的基础上 SEU更容易发生。
NOR型 Flash存储器 重离子 单粒子效应 总剂量效应 协同效应 NOR Flash memory heavy ions Single Event Effect(SEE) Total Ionizing Dose(TID) effect synergistic effects 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 877
1 西安交通大学核科学与技术学院，陕西西安 710049
2 西北核技术研究院，陕西西安 710024
3 西安电子科技大学空间科学与技术学院，陕西西安 710126
4 模拟集成电路国家重点实验室，重庆 400060
5 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室，新疆乌鲁木齐 830011
异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管 (SiGe HBT)具有良好的温度特性，可承受-180~+200 ℃的极端温度，在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而，SiGe HBT器件由于材料和工艺结构的新特征，其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了 SiGe HBT的空间辐射效应研究现状，重点介绍了国产工艺 SiGe HBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明，SiGe HBT作为双极晶体管的重要类型，普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力，但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同，国产 SiGe HBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。
锗硅异质结双极晶体管 单粒子效应 总剂量效应 低剂量率辐射损伤增强效应 电离总剂量/单粒子效应协同效应 电离总剂量/位移损伤协同效应 SiGe heterojunction bipolar transistors Single Event Effects Total Ionizing Dose effect Enhanced Low Dose Rate Sensitivity synergistic effect of total ionizing dose and sing synergistic effects of ionizing dose and displacem 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(6): 523
安徽工业大学能源与环境学院, 安徽 马鞍山 243002
以甲烷、 乙烯、 氢气混合扩散火焰碳烟为研究对象, 采用激光共聚焦拉曼光谱(Raman)和傅里叶红外光谱(FTIR)研究了不同掺甲烷比例下乙烯、 氢气混合火焰碳烟有序度及官能团的分布特性, 分析了碳烟石墨化和官能团分布, 揭示了掺甲烷对乙烯/氢气(氢气比例30%)层流扩散火焰的碳烟生成影响规律。 Raman研究表明在甲烷掺混比为3%和7%时, 在火焰高度低于4cm位置生成的碳烟有序程度显著降低, 表明在此区域存在明显的碳烟生成协同效应; 甲烷掺混比增大超过10%时, 协同效应基本消失, 碳烟有序度上升。 FTIR研究表明掺混甲烷对碳烟官能团组成影响明显。 掺混甲烷后脂肪族官能团相对含量整体提高。 随着甲烷掺杂比的增大, CH2相对含量增大到一峰值后减小。 碳烟中芳香族官能团含量随着火焰高度的上升含量下降明显。 掺混3%和7%甲烷, 芳香族官能团在2和3 cm火焰高度时, 芳香族官能团的含量明显上升。 掺混甲烷比高于10%时, 芳香族官能团的含量则有所降低。 表明少量甲烷掺混使得CH3和C3H3生成有了新的途径, CH3和C3H3增加, 而C2H4和C2H2减少不明显, 从而促进了多环芳香烃(PAHs)的生成。 继续增加甲烷因为稀释作用会抑制C2H2生成从而减少PAHs的生成, 芳香族相对含量降低, 因而降低了碳烟的生成。 研究揭示了甲烷对乙烯/氢气层流扩散火焰中碳烟形成的相互作用: 在低甲烷掺混比时存在协同效应促进碳烟生成, 而在高甲烷掺混比时协同效应消失。
碳烟 协同效应 官能团 碳烟有序度 掺氢 Soot Synergistic effect Soot order degree Functional groups Hydrongen addition 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3722
中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
研究了几种典型电源类电子器件的中子和总剂量辐射效应, 包括单总剂量效应、单中子辐射效应、总剂量和中子分时序贯辐照效应以及中子和总剂量同时辐照效应, 分析了不同辐照条件下电子器件的失效中子注量 (总剂量 )阈值。试验结果显示, 分时序贯、同时辐照试验给出的电子器件辐照失效阈值低, 而单项辐射效应试验给出的失效阈值偏高。对于该类双极工艺器件存在协同增强损伤的机理进行了分析, 其主要原因在于同时辐照时, 电离损伤在晶体管氧化层产生氧化物正电荷, 使基区表面势增加, 与此同时界面态数量增多, 减少 Si体内次表面载流子浓度的差异, 从而使电流增益的退化加剧, 增强晶体管的中子位移损伤。按照同时辐照进行试验考核, 更能真实评估器件的综合抗辐射性能, 研究结果对于器件抗辐射性能评估具有重要意义。
中子辐射效应 总剂量效应 协同效应 neutron radiationeffect total ionizing dose effect synergic effect 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(4): 728
以六水合硝酸镍和氧化石墨烯为原料, 多孔泡沫镍为基底, 尿素为沉淀剂, 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂, 采用简单的一步水热还原法, 制备Ni(OH)2/RGO复合电极材料。对制备得到的Ni(OH)2/RGO电极材料进行形貌结构表征, 并通过循环伏安(CV)和恒电流充放电(GCD)测试研究了材料的电化学性能。通过X射线衍射(XRD)分析确定了Ni(OH)2和Ni(OH)2/RGO的晶型, SEM结果表明, 丝绸状还原氧化石墨烯片有效且均匀地分布在Ni(OH)2层的表面, 在水热过程中Ni(OH)2片原位生长在泡沫镍上, 形成三维多孔多层多样化结构。与纯Ni(OH)2相比, 1 A/g下纯Ni(OH)2的比电容为1 930 F/g, 而Ni(OH)2/RGO比电容高达2 508 F/g。这些结果表明Ni(OH)2/RGO是一种很有前途的超级电容器电极候选材料。
还原氧化石墨烯 氢氧化镍 电极材料 超级电容器 协同效应 reduction of graphene oxide nickel hydroxide electrode material supercapacitor synergistic effect
1 西北工业大学 电子信息学院, 陕西 西安 710129
2 焦作师范高等专科学校, 河南 焦作 454001
氧化锌基紫外光电探测器较小的开关比和长的响应时间, 制约其在紫外检测中的实际应用。一种简易制备纳米金刚石修饰氧化锌纳米线紫外光电探测器的方法, 纳米金刚石和氧化锌纳米线混合物光电探测器的光电性能比氧化锌光电探测器有明显的提升: 快的响应时间和好的开关比; 优异的光电性能得益于纳米金刚石和纳米线之间的协同效应。这种策略为设计和制备新型光电系统提供了一种可能。
纳米金刚石 协同效应 纳米线 紫外光电探测器 nanodiamond synergistic effect nanowire ultraviolet photodetector 红外与激光工程
2019, 48(1): 0120004
广东工业大学 机电工程学院, 广东 广州 510006
采用正交试验方法比较了锥形工具旋转和工作台旋转两种状态下的定点加工效果，实验研究了微磨头加工过程中的电磁耦合协同作用机理。在电磁耦合场中，固相粒子被极化形成电偶极子。当锥形工具旋转时，旋转的电偶极子由于洛伦兹力引起的自旋力偶的作用发生原位振动，对工件表面产生有规律的冲击，促进了材料去除，相对于工作台旋转模式其材料去除深度明显加大；但在电磁场较弱的微磨头外围，原位振动会对链串结构造成破坏，从而减小材料去除范围。电磁场耦合方式对电磁流变协同效应有很大影响，磁场励磁电压对材料去除的影响程度最大，其次是电场电压和旋转速度。在本文试验条件下，当锥形工具旋转且励磁电压较低(5 V)时具有较好的电磁流变协同加工效果。
电磁流变液 协同效应 微磨头加工 电磁耦合场 材料去除 Electro-magneto-rheological(EMR) fluid synergistic effect tiny-grinding wheel finishing electro-magnetically coupled field materiel removal 光学 精密工程
2012, 20(11): 2485
