作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214035
氮化镓功率器件凭借优异性能被抗辐照应用领域重点关注,为探究氮化镓功率器件抗γ射线辐照损伤能力,明确其辐射效应退化机制,针对增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,HEMT)器件开展不同偏置(开态、关态和零偏置)条件下的γ射线辐照与不同温度的退火试验,分析器件电学性能同偏置条件和退火环境之间的响应规律。结果表明:随着γ射线辐照剂量的增加,器件阈值电压负漂,跨导峰值、饱和漏电流和反向栅泄漏电流逐渐增加,且在开态偏置条件下器件的电学特性退化更加严重;此外,高温环境下退火会导致器件的电学性能恢复更加明显。分析认为γ射线辐照剂量越高,产生的辐照缺陷越多,同时栅极偏压会降低辐照引发的电子-空穴对的初始复合率,逃脱初始复合的空穴数量增多,进一步增加了缺陷电荷的浓度;而高温环境会导致器件发生隧穿退火或热激发退火,有助于器件性能恢复。氮化镓功率器件的辐照损伤过程及机理研究,为其空间环境应用的评估验证提供了数据支撑。
增强型AlGaN/GaN HEMT器件 总剂量效应 偏置条件 电学性能 退火恢复 Enhanced AlGaN/GaN HEMT devices Total ionizing dose effect Bias conditions Electrical property Annealing recovery 
核技术
2023, 46(11): 110502
崔旭 1,2,3崔江维 1,2,3郑齐文 1,2,3魏莹 1,2,3[ ... ]郭旗 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院 新疆理化技术研究所 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院 新疆理化技术研究所 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
通过60Co γ射线辐照试验,研究了22 nm工艺体硅nFinFET的总剂量辐射效应,获得了总剂量辐射损伤随辐照偏置和器件结构的变化规律及损伤机理。研究结果表明,经过开态(ON)偏置辐照后器件阈值电压正向漂移,而传输态(TG)和关态(OFF)偏置辐照后器件阈值电压负向漂移; 鳍数较少的器件阈值电压退化程度较大。通过分析陷阱电荷作用过程,揭示了产生上述试验现象的原因。
体硅nFinFET 总剂量辐射效应 辐照偏置 bulk silicon nFinFET total ionizing dose effect irradiation bias 
微电子学
2022, 52(6): 1076
作者单位
摘要
1 军委装备发展部, 北京 100034
2 中国人民解放军 海军八O七厂, 北京 102401
3 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
4 中国电子科技集团公司 第二十九研究所, 成都 610072
开展了Nb∶SrTiO3阻变单元及1T1R复合结构的X射线总剂量效应实验研究。结果表明,Nb∶SrTiO3阻变单元在累积剂量达到10 Mrad(Si)时依然能够保持良好的阻变特性,高、低阻态未发生逻辑混乱。1T1R复合结构中的NMOS选通晶体管对电离辐射较为敏感,在栅氧化层中辐射感生氧化物陷阱电荷的作用下,NMOS器件阈值电压逐渐向负方向漂移,泄漏电流逐渐增加,进一步导致关态条件下(VG=0 V)对阻变存储单元的错误读写。通过选用抗辐射加固NMOS选通晶体管,可显著提升1T1R复合结构的抗总剂量能力。
Nb∶SrTiO3阻变单元 总剂量效应 X射线辐射 Nb∶SrTiO3 resistive switching cell total ionizing dose effect 1T1R 1T1R X-ray irradiation 
微电子学
2022, 52(6): 1033
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学 光电工程学院,重庆 400060
2 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都 610054
3 中国电子科技集团公司 第五十八研究所, 江苏 无锡 214035
对高压SOI pLDMOS器件总剂量辐射效应进行了研究。分析了不同偏置条件下器件击穿电压的退化机理,并使用TCAD在不同氧化层界面引入固定陷阱电荷,仿真了电离辐射总剂量效应。结果表明,总剂量辐射在FOX和BOX引入辐射陷阱电荷QBOX和QFOX。QFOX增加了漏极附近横向电场,降低了埋氧层电场,使击穿位置由体内转到表面,导致击穿电压退化。QBOX降低了埋氧层电场,降低了埋氧层压降,导致击穿电压退化。
总剂量辐射 击穿电压 辐射陷阱电荷 total-ionizing-dose effect SOI pLDMOS SOI pLDMOS BV radiation trap charge 
微电子学
2022, 52(4): 706
作者单位
摘要
1 中国辐射防护研究院 太原 030006
2 核药研发转化及精准防护山西省重点实验室 太原 030006
针对功能丰富、大规模集成微处理器总剂量效应的测试需要,研制了一种可扩展式的在线测试系统。测试系统由主控制电路、可扩展信号采集电路、被测样品接口、上位机及配套软件组成,提供了功耗电流、片内存储、通信、时钟、模数/数模转换、直接存储访问等多种参数测量或功能校验方法。利用测试系统对16个特征尺寸40 nm的微处理器开展了60Co源辐照实验,所有样品在吸收剂量达到(377.44±20.34)Gy(Si)后出现了数字通信中断、功耗电流突然下降、模数/数模输出异常等现象。综合所有12项测量或校验结果,推断该微处理器的总剂量失效模式很可能是部分内核指令无法执行而导致的功能失效,同时也说明在线原位测试系统能够为总剂量失效模式分析提供更多、更直接的数据信息。
总剂量效应 在线测试 微处理器 参数退化 功能失效 Total ionizing dose effect On-line testing Microprocessor Parametric degradation Functional failure 
核技术
2022, 45(11): 110404
杨智康 1,2,*文林 1周东 1李豫东 1[ ... ]郭旗 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院新疆理化技术研究所, 新疆乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
电荷耦合器件(CCD)是用于空间光电系统可见光成像的图像传感器, 在空间应用环境下受辐射效应作用导致 CCD性能退化甚至失效。对于 CCD空间辐射效应的地面模拟试验研究, 辐照试验中 CCD采用合适的偏置条件是分析其空间辐射损伤的必要措施。由于 CCD对质子辐照导致的电离总剂量效应和位移损伤效应均非常敏感, 因此针对 CCD空间应用面临的电离总剂量效应和位移损伤效应威胁, 开展不同辐照偏置下 CCD的辐射效应及损伤机理研究。针对一款国产埋沟 CCD器件, 开展不同偏置条件下的 γ射线和质子辐照试验, 获得了 CCD的暗电流、光谱响应等辐射敏感参数的电离总剂量效应, 位移损伤效应退化规律以及辐照偏置对 CCD辐射效应的影响机制。研究表明, γ射线辐照下 CCD的偏置产生重要影响, 质子辐照下没有明显的偏置效应。根据 CCD结构和辐照后的退火试验结果, 对 CCD的辐射效应损伤机理进行分析。
电荷耦合器件 电离总剂量效应 位移损伤效应 偏置条件 Charge-Coupled Devices total ionizing dose effect displacement damage effect bias conditions 
太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 915
魏莹 1,2,3,*崔江维 1,2,3蒲晓娟 1,2,3崔旭 1,2,3[ ... ]郭旗 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院 a.特殊环境功能材料与器件重点实验室
2 b.新疆理化技术研究所, 新疆乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对纳米金属-氧化物-半导体(MOS)器件中采用的高介电常数 HfO2栅介质, 开展电离总剂量效应对栅介质经时击穿特性影响的研究。以 HfO2栅介质 MOS电容为研究对象, 进行不同栅极偏置条件下 60 Co-γ射线的电离总剂量辐照试验, 对比辐照前后 MOS电容的电流-电压、电容-电压以及经时击穿特性的测试结果。结果显示, 不同的辐照偏置条件下, MOS电容的损伤特性不同。正偏辐照下, 低栅压下的栅电流显著增大, 电容电压特性的斜率降低; 零偏辐照下, 正向高栅压时栅电流和电容均显著增大; 负偏辐照下, 栅电流均有增大, 正向高栅压下电容增大, 且电容斜率降低。3种偏置下, 电容的经时击穿电压均显著减小。该研究为纳米 MOS器件在辐射环境下的长期可靠性研究提供了参考。
电离总剂量效应 高 k栅介质 经时击穿效应 辐射陷阱电荷 total ionizing dose effect high k gate oxygen dielectric time-dependent dielectric breakdown radiation trap charge 
太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 903
作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
中国辐射防护研究院, 太原 030006
针对核设施机电设备中控制系统存储单元耐辐射可靠性评价的需要, 以国产NOR型Flash存储器为研究对象, 对器件存储阵列浮栅单元的总剂量损伤阈值开展了实验研究。综合利用SMOTE算法和Bootstrap法建立了一种基于极小子样的器件耐辐照可靠性评价方法, 对被测样品校验失效剂量进行了统计分析。实验结果表明, 器件浮栅单元的主要失效模式为浮栅电荷损失造成的阈值电压降低, 平均校验错误剂量为(631.89±103.64)Gy(Si)。统计分析表明, 器件总剂量损伤阈值服从对数正态分布。基于SMOTE-Bootstrap的可靠性评价方法避免了传统Bootstrap再生样本过于集中的问题, 可应用于极小子样的可靠性评价。
总剂量效应 Flash存储器 可靠性分析 极小子样 total ionizing dose effect flash memory reliability analysis extremely small sample size 
微电子学
2022, 52(1): 150
陈思远 1,2,3于新 1,2陆妩 1,2王信 1,2[ ... ]郭旗 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 新疆理化技术研究所 特殊环境功能材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院 新疆理化技术研究所 新疆电子信息材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐 830011
3 中国科学院大学, 北京 100049
研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应。试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS); Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显; P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强。分析了二者的退化机制。试验结果为GaN功率器件空间应用提供了有益参考。
氮化镓功率器件 总剂量效应 低剂量率损伤增强效应 GaN power device total ionizing dose effect enhanced low dose rate sensitivity (ELDRS) 
微电子学
2021, 51(3): 444

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