环境温度对SiC MOSFET的总剂量辐射效应影响

开展不同温度下碳化硅(SiC)金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)总剂量效应研究。采用⁶⁰Coγ射线对三款国内外生产的SiC MOSFET器件进行总剂量辐照试验,获得器件阈值电压、击穿电压、导通电阻、漏电流等参数分别在25 ℃,100 ℃,175 ℃下的辐射损伤特性,比较器件在不同温度下辐照后器件的退化程度。仿真实验结果表明,不同器件的阈值电压、静态漏电流以及亚阈特性等辐射损伤变化都表现出对环境温度的敏感性,而导通电阻、击穿电压等则相对不敏感。此外SiC MOSFET总剂量辐射响应特性对环境温度的敏感性,还随生产厂家的不同而呈现明显差异性。分析认为,在其他条件相同情况下,器件的阈值电压、静态漏电等参数的退化程度随着辐照温度的升高而降低,主要是由于高温辐照时器件发生隧穿退火效应引起。     

CCD表面暗电流特性研究

针对电荷耦合器件表面暗电流的温度特性和辐照特性进行了研究。研究结果表明,在不同温度下,表面暗电流不仅是CCD总暗电流的主要来源,且是CCD暗电流非均匀性的主要影响因素;CCD栅介质的硅-二氧化硅界面态密度随辐照剂量的增加而增加,导致CCD表面暗电流显著增加,是CCD经辐照后暗电流变大的主要影响因素。     

Si基HgCdTe变面积光伏探测器的变温特性研究

通过变面积Si基HgCdTe器件变温I-V测试和暗电流特性拟合分析,研究了不同偏压下n-on-p型Si基HgCdTe光伏器件的暗电流成分与Si基HgCdTe材料少子扩散长度和少子寿命随温度的变化规律.在液氮温度下,随着反向偏压的增大器件的表面漏电流在暗电流中所占比重逐渐增加.在零偏压下,当温度低于200 K时材料的少子...     

MOSFET的低温(77°K)电离辐照特性

本文采用MOSFET的亚阈外推测量技术,研究MOSFET在低温(77°K),~(60)Coγ射线辐照下,辐照感生氧化层电荷和界面态。在77°K辐照下,n沟道MOSFET辐照感生氧化层电荷比室温更加明显。77°K时,辐照感生界面态的增加是室温辐照下的20％左右。p沟MOSFET在77°K辐照下,处于截止偏置的退化大于导通偏置。导通偏置辐照时,未观察到界面态的产生。     

星用CMOS器件辐照损伤和退火效应研究

文章研究了ＣＭＯＳ器件＾６０Ｃｏγ射线的总剂量辐照实验以及辐照后在１００℃温度场下的退火效应。实验发现,辐照后,器件在加温和加偏条件下,可以加速ｎ沟器件界面态的增长和氧化物陷阱电的退火,而加温浮空偏置条件下有利于ｎ沟器件界面态的退火,但在１００℃温度场中,两种偏置条件都有利于ｐ沟器件氧化物陷阱电荷和界面的退火。     

不同偏置下CCD器件γ射线及质子辐射研究

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。     

不同偏置状态下4T-CMOS图像传感器的总剂量辐射效应

对不同偏置状态下的国产科学级0.18 m工艺掩埋型4T-CMOS有源像素图像传感器进行钴-60射线辐照和退火实验，研究总剂量效应对图像传感器的性能影响，并观察是否存在总剂量偏置效应。着重分析暗电流、满阱容量等参数随累积剂量的变化规律。实验结果表明随着辐照总剂量累加，暗电流前期缓慢增长，之后退化明显加剧，这主要是由于辐照致界面态和氧化物陷阱电荷密度增加。4T-CMOS图像传感器的暗电流主要由来源于STI界面，而辐照导致耗尽区展宽与STI接触使得暗电流增长加剧，同时，辐照导致的耗尽区展宽也引起满阱容量的下降。并且在4T-CMOS图像传感器的实验中没有发现明显的总剂量偏置效应。     

短波红外In0.53Ga0.47As探测器的实时γ辐照研究

空间应用短波红外InGaAs探测器的性能不断提高,对辐照损伤越来越敏感.通过实时测试的方法,研究了不同剂量和不同剂量率的γ辐照对晶格匹配In0.53Ga0..47As探测器电流-电压特性的影响.发现在反向偏压下,辐照在器件中引起的光电流约为2 nA.辐照还会在器件引入累积损伤,导致器件的暗电流增加,并且在辐照结束后的十几分钟内不会发生恢复.当剂量率一定时,器件暗电流随着辐照剂量的增加而增大,但增大的速度趋于变缓.当总剂量一定时,器件接受的辐照剂量率越大,其暗电流的增加越多.     

微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响

制备了结构为Au/金刚石膜/Si/Al的光导型X射线探测器,研究了金刚石膜微观结构对器件暗电流-电压特性、电流-温度特性以及在稳态X射线辐照下响应特性的影响.研究表明,采用[001]结构金刚石膜制备的器件具有较大的暗电流和X射线响应.在高于500K的温度区域内,随着温度的上升,器件暗电流以指数式上升,这可能与Si占据金刚石格点产生1.68eV的激活能有关.     

SOI器件X射线与60Co γ射线总剂量效应比较

为进行10 keV X射线和60Co γ射线总剂量辐射效应的比较,采用这两种辐射源对SOI (Silicon-on-Insulator) n-MOSFET在不同偏置条件下进行总剂量辐照试验,分析了SOI NMOS器件在两种辐射源下辐照前后的阈值电压的漂移值并进行比较.实验结果表明,SOI NMOS器件的前栅特性中X射线与60Co γ射线辐照感生阈值电压漂移值的比值α随总剂量增加而增大,而背栅特性中α值在不同偏置条件下变化趋势是不同的;在总剂量为1×106 rad(Si)时,前栅器件α值为0.6～0.75,背栅器件α值为0.76～1.0.     

伽马射线辐照对硅光电二极管性能的影响

研究了伽马()射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的射线辐照,对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下,硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化,在50 krad(Si)剂量照射下,参试样品出现暗电流增加的现象,但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明,参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性,可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。     

环境温度、电离辐射剂量率对NMOSFET器件特性参数的影响

研究了辐射环境温度、辐射剂量率、退火温度和退火偏置对CC4007NMOS器件阈值电压的影响.研究发现,低温(-30℃)辐照感生的氧化物陷阱电荷比室温(25℃)多,界面态电荷比室温要少;受不同γ剂量率辐射时,阈值电压的漂移程度不一样,在总剂量相同情况下,辐射剂量率高时,阈值电压的漂移量也大;辐照后,NMOS器件100℃退火速度要大于25℃退火速度,+5V栅偏压退火情况要大于浮空偏置情况.并对以上现象进行了分析和解释.     

中波红外焦平面列阵探测器γ辐照效应

报道了γ射线辐照对薄膜材料碲镉汞(Hg1-xCdxTe)制备的中波红外焦平面列阵探测器性能的影响.γ射线辐照的剂量依次为3×106 rad、9×106rad、2×107 rad.测量了器件在辐照前及各个剂量辐照后的I-V特性、黑体响应、噪声等性能参数.通过分析实验数据,发现器件的暗电流,噪声随辐照剂量的增加而增大,黑体响应随辐照剂量的增大而减小.其中I-V特性受辐照影响最大,黑体响应和噪声对辐照不是很敏感.这些表明随着辐照剂量的增加,器件的性能逐步衰退.     

环境温度、电离辐射剂量率对NMOSFET器件特性参数的影响

研究了辐射环境温度、辐射剂量率、退火温度和退火偏置对 CC40 0 7NMOS器件阈值电压的影响 .研究发现 ,低温 (- 30℃ )辐照感生的氧化物陷阱电荷比室温 (2 5℃ )多 ,界面态电荷比室温要少 ;受不同 γ剂量率辐射时 ,阈值电压的漂移程度不一样 ,在总剂量相同情况下 ,辐射剂量率高时 ,阈值电压的漂移量也大 ;辐照后 ,NMOS器件 10 0℃退火速度要大于 2 5℃退火速度 ,+5 V栅偏压退火情况要大于浮空偏置情况 .并对以上现象进行了分析和解释     

SiGe HBT 60Co γ射线辐照效应及退火特性

研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Co γ射线100Gy(Si)～10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGe HBT具有"后损伤"效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的.     

SiGe HBT60Coγ射线辐照效应及退火特性

研究了国产SiGe异质结双极晶体管(HBT)60Co γ射线100Gy(Si)～10kGy(Si)总剂量辐照后的辐照效应及辐照后的退火特性.测试了辐照及退火后的直流电参数.实验结果显示,辐照后基极电流(Ib)明显增大,而集电极电流(Ic)基本不变,表明Ib的增加是电流增益退化的主要原因.退火结果表现为电流增益(β=Ic/Ib)继续衰降,表明SiGe HBT具有"后损伤"效应.对其机理进行了探讨,结果表明其主要原因是室温退火中界面态继续增长引起的.     

注氟加固PMOSFET的电离辐射响应与时间退火效应

研究了注F加固PMOSFET的总剂量辐照响应特性和辐照后由氧化物电荷、界面态变化引起的阈电压漂移与时间、温度、偏置等退火条件的关系，发现一定退火条件下注F加固PMOSFET由于界面态密度、特别是氧化物电荷密度继续增加，使得电路在电高辐照后继续损伤，探讨了加速MOS器件电离辐照感生界面态生长的方法。     

InAs/GaSb II类超晶格长波红外探测器的实时γ辐照效应

研究了InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波探测器的γ辐照效应.在~(60)Co源γ辐照下器件的电流—电压(I-V)特性并未随辐照剂量的增大而发生显著的变化,100 krad(Si)辐照剂量下的零偏阻抗相较辐照前的减小率仅为3.4%,表明该探测器具有很好的抗辐照性能.结合不同辐照剂量下的实时I-V特性曲线和辐照停止后器件电流随时间的演化情况,对辐照所带来的器件性能的损伤以及微观损伤机理进行了分析.发现零偏压和小反向偏压下,辐照开始后电流即有明显增大,辐照损伤以暂态的电离效应为主导,器件性能可以在很短时间内恢复.而大反向偏压下器件暗电流的主导机制为直接隧穿电流,辐照所引入位移效应的影响使得暗电流随辐照剂量增大而减小,损伤需通过退火效应缓慢恢复,弛豫时间明显长于电离效应损伤.     

基于g-r噪声特性的JFET晶体管总剂量效应研究

为了研究N沟道硅结型场效应晶体管（JFET）在辐照环境下的电特性和噪声特性,利用Co-60源对其进行了γ射线辐照试验。辐照剂量率为0.1 rad(Si)/s,累积总剂量为100k rad(Si),辐照试验以及参数测试均在室温下进行。辐照后,器件的电特性保持不变,但产生复合（g-r）噪声随辐照剂量的增加而增大。通过对噪声功率谱密度数据拟合后发现,g-r噪声的特征频率只有非常微小的变化,而g-r噪声幅度在逐渐增大。利用辐照引起的相同种类（激活能相同）的点缺陷密度的增加以及点缺陷捕获-释放载流子几率的增大机制对试验数据进行了解释。     

硅基N沟道VDMOS不同偏置下总剂量效应研究

通过⁶⁰Co γ射线辐照试验,研究了不同栅极和漏极偏置下硅基N沟道VDMOS器件的总剂量效应,获得了器件的电学特性与低频噪声特性随辐射总剂量的变化规律。试验结果表明：受辐射诱生的氧化物陷阱电荷与界面陷阱电荷的影响,在栅极偏置为+20 V时,器件的电学特性随累积剂量的增大而退化明显。通过退火试验发现,相比于导通电阻和正向压降,阈值电压、漏电流、亚阈值摆幅和输出电容对于总剂量辐射更加敏感。而在低频噪声特性方面,辐照后器件的沟道电流归一化噪声功率谱密度与正栅极偏置呈现正相关性,与负栅极偏置呈现负相关性。在不同漏极偏置条件下,辐照后器件的沟道电流归一化噪声功率谱密度降低,且基本重合。依据噪声模型,认为N沟道VDMOS内部局域电场分布对辐射感生陷阱电荷的形成影响显著,导致器件Si/SiO₂界面或者附近的载流子与陷阱交换引起的沟道电流波动不同,成为低频噪声主要来源。研究结果可为N沟道VDMOS器件的辐射效应评估、筛选和抗辐射加固设计提供参考。