电子辐照GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池少子寿命的变化

为研究电子辐照空间太阳电池的损伤机制，对电子辐照GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行了光致发光谱测量，分析了GaInP顶电池及GaAs中间电池发光强度随电子注量的变化规律。利用辐射效率关系对归一化发光强度随电子辐照注量的变化进行了拟合，分别得到了GaInP顶电池及GaAs中间电池在不同辐照条件下的少子非辐射复合寿命τ_nr，通过对比辐照前后少子非辐射复合寿命的衰降变化，发现GaInP顶电池的抗辐照性能优于GaAs中间电池。     

一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子辐照特性

对一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行了1 MeV电子辐照损伤研究,分析和讨论了不同注量电池电参数和光谱响应的衰降规律.实验结果表明,这种电池不但有很高的初始效率,而且有好的抗辐射性,电子注量达到1×1015 cm-2时,最大输出功率为辐照前的80.4%.辐照后GaInP顶电池几乎不发生退化,而GaAs中间电池短路电流严重退化,致使GaInP顶电池与GaAs中间电池电流失配,是GaInP/GaAs/Ge电池性能退化的主要原因.     

0.28-2.80 MeV质子辐射对空间实用GaInP/GaAs/Ge多结太阳电池性能的影响

用0.28、0.62和2.80 MeV质子束模拟空间辐射对国产MOCVD方法制备的GaInP/GaAs/Ge多结电池进行质子辐射效应研究.辐照注量为1×1012 cm-2.对电池的辐射效应用I-V特性和光谱响应测试进行分析.结果表明:随质子辐照能量的增加,太阳电池性能参数Isc,Voc,Pmax和光谱响应的衰降幅度均减小,0.28MeV质子辐照引起电池性能衰降最显著;低能质子辐照引起中间GaAs电池光谱响应衰降更明显.     

150 keV质子辐照对GaAs子电池性能的影响

低能质子辐射会使电池产生较大的非电离能量损失，导致少数载流子寿命降低从而破坏GaInP/GaAs/Ge电池的电性能，其中尤以中间的GaAs子电池的衰减最严重。本文以卫星用主流GaInP/GaAs/Ge三结电池为研究对象，制备与三结电池中GaAs子电池相同尺寸结构和工艺的单结GaAs电池，以150 keV质子辐照后对其性能进行测试。测试结果表明，150 keV质子辐照后电池的量子效率衰减，且基区衰减最严重。光致发光测试结果显示，在3×10¹⁰、1×10¹¹、5×10¹¹ cm^-2辐照注量下，非辐射复合少数载流子寿命分别为2.22、0.67、0.13 ns。基于上述结果，利用多物理场仿真软件COMSOL建立了GaAs的物理模型，对GaAs子电池衰减进行仿真，将实验结果与模拟结果进行对比，两者电学参数的最大相对偏差为7%。仿真结果表明：中国空间站中电池的辐射衰减主要源于内辐射带中的质子，空间站轨道太阳能电池运行5 a，在太阳活动极大时，最大功率衰减约为7.6%，太阳活动极小时，最大功率衰减约为13.7%。     

碳离子辐射对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响的研究

利用2×1.7 MV串列静电加速器提供的碳(C)离子束模拟空间环境辐射,对空间GaAs/Ge太阳电池用注量为3.1×109-6.9×1012 cm-2的2 MeV C离子进行辐照.通过Ⅰ-Ⅴ特性和光谱响应测试,研究分析了GaAs/Ge太阳电池的C离子辐射效应.结果表明:随着C离子辐照注量的增加,GaAs/Ge太阳电池电性能参数Isc、Voc和Pmax衰降增大,其中Pmax衰降最大,Isc次之,Voc最小.该衰降规律和质子辐照的衰降规律相似.但使GaAs/Ge太阳电池的Pmax衰降到原值的50%,用C离子辐照所需注量要比相同射程的质子辐照小两个量级.在低注量辐照时,光谱响应衰降主要发生在长波范围;而注量大于3.1×1010 cm-2时,则发生明显的长、短波整个波段的光谱响应衰降;当注量增大到2.3×1011 cm-2以上,光谱响应基本消失.     

位移损伤效应对AlGaN/GaN HEMT器件的影响

对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)分别进行3 MeV质子辐照和14 MeV中子辐照实验。3 MeV质子辐照下累积注量达到1×10¹⁵ cm^-2或14 MeV中子辐照下累积注量达到2×10¹³ cm^-2时，AlGaN/GaN HEMTs饱和漏电流下降，阈值电压正向漂移，峰值跨导降低。分别对3 MeV质子辐照和14 MeV中子辐照后的AlGaN/GaN HEMTs进行深能级瞬态谱(DLTS)测试。3 MeV质子辐照后缺陷浓度下降降低了反向栅极漏电流，而14 MeV中子辐照会导致缺陷浓度增加，使得反向栅极漏电流增加。根据质子和中子辐照后的缺陷能级均为(0.850±0.020) eV,推断缺陷类型均为氮间隙缺陷，质子辐照和中子辐照后氮间隙缺陷的位移导致的位移损伤效应是AlGaN/GaN HEMT器件电学性能退化的主要原因。     

柔性倒置赝型三结太阳电池高能质子辐射效应研究

为考察柔性薄膜GaInP/GaAs/InGaAs倒赝型三结（IMM3J）太阳电池的抗辐照性能,本文对其进行了1、3、5 MeV高能质子辐照。SRIM模拟结果表明,1、3、5 MeV质子辐照在IMM3J电池中造成均匀的位移损伤。光特性(LIV)结果表明,开路电压(Voc)、短路电流(Isc)和最大输出功率(Pmax)与质子注量呈对数退化规律。通过非电离能量损失（NIEL）将不同能量质子的注量转化为位移损伤剂量（DDD）,结果显示,Voc和Pmax与DDD呈对数退化规律,而Isc遵循两种不同的退化规律。光谱响应测试证明,GaInP子电池具有优异的抗辐照性能,3个子电池中InGaAs(10 eV)子电池的抗辐照性能最差。     

150keV质子辐照对GaAs子电池性能的影响

低能质子辐射会使电池产生较大的非电离能量损失,导致少数载流子寿命降低从而破坏GaInP/GaAs/Ge电池的电性能,其中尤以中间的GaAs子电池的衰减最严重。本文以卫星用主流GaInP/GaAs/Ge三结电池为研究对象,制备与三结电池中GaAs子电池相同尺寸结构和工艺的单结GaAs电池,以150 keV质子辐照后对其性能进行测试。测试结果表明,150 keV质子辐照后电池的量子效率衰减,且基区衰减最严重。光致发光测试结果显示,在3×10~(10)、1×10~(11)、5×10~(11) cm~(-2)辐照注量下,非辐射复合少数载流子寿命分别为2.22、0.67、0.13 ns。基于上述结果,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了GaAs的物理模型,对GaAs子电池衰减进行仿真,将实验结果与模拟结果进行对比,两者电学参数的最大相对偏差为7%。仿真结果表明:中国空间站中电池的辐射衰减主要源于内辐射带中的质子,空间站轨道太阳能电池运行5 a,在太阳活动极大时,最大功率衰减约为7.6%,太阳活动极小时,最大功率衰减约为13.7%。     

50-170 keV质子照射对GaAs/Ge太阳能电池光谱响应的影响

用固定能量(100 keV)不同注量(1×1011-3×1012 cm-2)或固定注量(3×1012 cm-2)不同能量(50-170 keV)的质子,照射GaAs/Ge太阳电池,获得材料的光谱响应特性随质子能量和注量的变化关系.结果表明,质子辐照对材料的光学性能有破坏性的影响.这种破坏性源于质子辐照引入的大量缺陷,使晶格空间的完整性受到破坏,导致少子的扩散长度降低、表面复合速度增加.在质子能量相同的条件下,电池光学性能衰降随照射注量增大;在注量相同的条件下,辐射能量越高,太阳电池光学性能衰降越大.     

GaAs太阳电池引入量子阱结构后抗辐射性能的变化

利用2×1.7 MV串列静电加速器提供的质子束模拟空间环境辐射,对引入量子阱GaAs太阳电池和无量子阱GaAs太阳电池进行2MeV质子注量为1×109-2×1013cm-2的辐照,通过电池Ⅰ-Ⅴ特性和光谱响应测试,研究分析了它们的辐射效应.结果表明这两种电池的Isc、Voc和Pmax的衰降幅度均随辐照注量增加而增大;而相同注量的辐照,引入量子阱GaAs太阳电池电性能衰降幅度要比无量子阱GaAs太阳电池的大.经2×1013cm-2质子辐照后,引入量子阱GaAs太阳电池光谱响应在400-1000nm整个波段有明显衰降,且长波区(900-1000 nm)的量子阱特性消失.量子阱结构的引入使GaAs太阳电池的抗辐射性能下降.     

GaN器件辐伏同位素电池的电输出性能研究

利用⁶³Ni和3H源分别辐照两种可作为辐伏电池换能单元的GaN基PiN结型器件,其输出短路电流（I_sc）和开路电压（V_oc）分别为：对于⁶³Ni源,I_sc＝5.4 nA,V_oc＝771 mV;对于3H源,I_sc＝10.8 nA,V_oc＝839 mV。其开路电压显著优于单晶硅基器件辐伏电池的输出结果,但与理论值有一定的差距。可能是GaN材料生长过程中产生的缺陷、电极欧姆接触不良以及器件结构等原因,导致短路电流和开路电压未能达到期望值。这些是提升GaN换能单元辐伏电池的电输出性能应解决的重要技术问题。     

利用HFETR制备有载体177Lu

¹⁷⁷Lu是一种优良的诊疗一体化医用放射性核素,其标记的放射性药物被广泛用于多种癌症的诊断和治疗。其中,有载体¹⁷⁷Lu的制备具有放射化学处理简单、¹⁷⁷Lu产量高等优点。为此,在高通量工程试验堆(HFETR)中利用热中子辐照¹⁷⁶Lu,开展有载体¹⁷⁷Lu的制备研究。本研究分别辐照天然Lu和富集¹⁷⁶Lu进行热实验验证,结果表明：天然Lu在2×10¹⁴ n·cm^-2·s^-1热中子通量下辐照13 d,生成¹⁷⁷Lu比活度约为0.87 Ci/mg,^177mLu杂质含量为0.009%;富集(86.5%)¹⁷⁶Lu在热中子注量率为1×10¹⁴ n·cm^-2·s^-1条件下辐照28 d,生成¹⁷⁷Lu比活度约为24.9 Ci/mg,^177m...     

硅三极管电子辐照的残余电压效应

研究了双极型晶体管（BJT）高能电子（1。5 MeV）辐照的总注量效应,电子辐照的总注量为5×10¹³～1.2×10¹⁶ cm^-2。实验结果表明,三极管经电子辐照后,有残余电压产生,残余电压随电子总注量的增加而增大。认为是由于辐照后产生的缺陷能级导致的去载流子效应使得BC结自建电势差变化量大于BE结,以及缺陷能级使BC结导带差变化量大于BE结这两方面原因引起的。     

空间实用GaAs/Ge太阳电池高能质子辐射效应研究

用能量为5—20MeV,注量为1×109—7×1013 cm-2的高能质子对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行辐照,得到了其性能随质子能量和注量的变化关系,并进行了微观机理的讨论。研究结果表明,注量低于1×109 cm-2的质子辐照不会引起太阳电池性能的变化; 注量高于1×109 cm-2辐照,会引起太阳电池性能的改变。当注量为3×1012 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起太阳电池性能参数Isc衰降变化分别是原值的80%、86%、90%;Voc衰降变化分别为原值的82%、85%、88%;Pmax衰降的变化分别为原值的60%、64%、67%。当辐照注量为5×1013 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起Pmax衰降的变化分别为原值的26%、30%、36%。即随着注量的增加,太阳电池性能衰降增大;且相同注量的辐照,质子能量愈高,太阳电池性能衰降愈小。这与质子在电池材料中的能量损失和辐照引入的深能级Ec-0.41eV有关。     

堆内超临界水回路辐照装置物理参数模拟研究

堆内超临界水回路对我国超临界水堆燃料和结构材料的辐照腐蚀实验具有重要意义,辐照装置位于反应堆堆芯栅格,是超临界水回路的核心部件。采用MCNP程序模拟研究辐照装置的关键物理参数,并考虑超临界水热物特性对物理参数的反馈效应。计算得到辐照装置热中子注量率为4.72×10¹³ cm^-2•s^-1,快中子注量率为1.55×10¹⁴ cm^-2•s^-1,辐照产热率为14.7 kW,反应性引入为0.045%。     

低能电子辐照对环氧树脂性能的影响

为了研究低能电子辐照对环氧树脂的体积电阻率、邵氏硬度、拉伸强度和官能团结构的影响，本文在电子辐照能量为30 keV，注量率1×10¹¹ cm^-2•s^-1，总注量为1.6×10¹⁴ cm^-2，真空度10^-6 Pa条件下，结合国家标准对辐照前、后环氧树脂材料的机械性能和结构进行表征。结果表明，辐照后环氧树脂材料的体积电阻率、邵氏硬度、拉伸强度等宏观物理性能均有下降。傅里叶红外光谱图显示环氧树脂主要官能团强度降低，产生的•H、•OH等自由基与聚合物分子上的羟基与氢结合。研究结果对环氧树脂材料在辐射环境中的使用具有重要意义。     

49-2游泳池反应堆辐照生产90Y的可行性研究

⁹⁰Y是一种较理想的治疗用放射性核素，其标记的放射性药物被广泛用于多种癌症的诊断和治疗。49-2游泳池反应堆(简称49-2堆)是放射性同位素生产的优良平台，为验证49-2堆辐照生产⁹⁰Y同位素的可行性，利用蒙特卡罗程序MCNP6 (Monte Carlo N-particle 6)与SCALE6.1程序，计算在49-2堆芯内E8、H8、D10三个典型位置处辐照高纯氧化钇(Y₂O₃)靶生产放射性同位素⁹⁰Y的活度，并与H8位置的辐照实验结果进行对比。理论计算结果表明：E8孔道是最佳辐照位置，孔道平均中子通量密度为1.09×10¹⁴ n/(cm^-2·s);E8、H8孔道可生产高比活度的⁹⁰Y(>10 Ci/g),所需辐照时间分别为2、6 d;辐照产生的放射性同位素⁹⁰Y中杂质核素含量较低(<10⁵)。与49-2堆内H8孔道处⁹⁰Y辐照实验结...     

基于硅光电倍增管的Cs2LiYCl6(CLYC)探测器快中子辐照效应研究

实验通过将硅光电倍增管(silicon photomultiplier, SiPM)器件和Cs₂LiYCl₆(CLYC)闪烁体探测器暴露于14 MeV的快中子场中,最高累积注量达到1.53×10¹¹ cm^-2,分析了中子辐照对SiPM器件参数和CLYC探测器性能的影响。重点研究了不同注量辐照前后,SiPM的增益、暗计数率、暗电流、击穿电压和淬灭电阻等参数,以及CLYC探测器探测性能的变化情况和原因,其中暗计数率最高上升了3个数量级,暗电流最高上升了2个数量级,CLYC探测器的能量分辨率去除本底后下降了1.4%。辐照实验后,在室温条件下对SiPM和CLYC探测器进行退火,研究SiPM器件参数和探测器性能恢复情况。SiPM和CLYC探测器的性能会随着中子注量的增加而逐渐变差。对于SiPM,主要表现为暗计数率和暗电流的提高。对于CLYC探测器,主要表现为能量分辨率的降低。退火过程有助于减轻中子辐照的影响,恢复SiPM和CLYC探测器的部分性能。     

温度及功率变化研究电子辐射GaAs电池的热淬灭效应

为进一步探究电子辐射GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池GaAs中间电池的热淬灭效应，对该子电池进行了温度及功率变化光致发光谱测量，分析了发光峰强度及其峰位的变化。利用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合，得到辐射引入GaAs中间电池非辐射复合中心的热激活能（0.96 eV）。通过分析10~300 K温度范围内发光强度的热淬灭效应，发现发光强度与激发功率的关系从线性关系逐渐转变为二次方关系。利用此关系进一步验证了GaAs中间电池的主要缺陷是非辐射复合中心，探究了电子辐射GaAs中间电池热淬灭效应发生的机理。     

温度及功率变化研究电子辐射GaAs电池的热淬灭效应

为进一步探究电子辐射GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池GaAs中间电池的热淬灭效应,对该子电池进行了温度及功率变化光致发光谱测量,分析了发光峰强度及其峰位的变化。利用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合,得到辐射引入GaAs中间电池非辐射复合中心的热激活能(0.96 eV)。通过分析10～300 K温度范围内发光强度的热淬灭效应,发现发光强度与激发功率的关系从线性关系逐渐转变为二次方关系。利用此关系进一步验证了GaAs中间电池的主要缺陷是非辐射复合中心,探究了电子辐射GaAs中间电池热淬灭效应发生的机理。