基于第六代 650 V碳化硅结型肖特基二极管 (SiC JBS Diode)和第三代 900 V碳化硅场效应晶体管 (SiC MOSFET), 开展 SiC功率器件的单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应研究。 20~80 MeV质子单粒子效应实验中, SiC功率器件发生单粒子烧毁 (SEB)时伴随着波浪形脉冲电流的产生, 辐照后 SEB器件的击穿特性完全丧失。 SiC功率器件发生 SEB时的累积质子注量随偏置电压的增大而减小。利用计算机辅助设计工具 (TCAD)开展 SiC MOSFET的单粒子效应仿真, 结果表明, 重离子从源极入射器件时, 具有更短的 SEB发生时间和更低的 SEB阈值电压。栅 -源拐角和衬底 -外延层交界处为 SiC MOSFET的 SEB敏感区域, 强电场强度和高电流密度的同时存在导致敏感区域产生过高的晶格温度。 SiC MOSFET在栅压偏置 (UGS =3 V,UDS =0 V)下开展钴源总剂量效应实验, 相比于漏压偏置 (UGS =0 V,UDS =300 V)和零压偏置 (UGS =UDS =0 V), 出现更严重的电学性能退化。利用中带电压法分析发现, 栅极偏置下氧化层内的垂直电场提升了陷阱电荷的生成率, 加剧了阈值电压的退化。中子位移损伤会导致 SiC JBS二极管的正向电流和反向电流减小。在漏极偏置下进行中子位移损伤效应实验, SiC MOSFET的电学性能退化最严重。该研究为空间用 SiC器件的辐射效应机理及抗辐射加固研究提供了一定的参考和支撑。

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。