不同偏置下CMOS SRAM辐射损伤效应

通过对CMOS SRAM器件在7种不同的偏置条件(包括静态偏置和动态读写偏置)下进行电离辐射总剂量效应的研究,获得了不同偏置条件下SRAM器件功耗电流和功能出错数随累积剂量的响应关系。实验结果表明偏置条件对SRAM器件辐射损伤情况有较大影响,相对5种静态偏置,动态读写偏置所受辐射损伤较不敏感,其功能失效阈值也较大;SRAM总剂量效应存在印记现象,辐照时器件存储状态对辐照损伤有一定影响。     

不同参数对静态随机存储器总剂量效应的影响

基于中国原子能科学研究院钴源建立的器件总剂量辐照装置试验平台,开展了静态随机存储器（SRAM）的总剂量效应研究。分别研究了器件特征工艺尺寸、累积辐照剂量、辐照剂量率以及温度对器件总剂量效应的影响。研究结果表明：在一定范围内剂量率对器件的总剂量效应影响不大,器件特征工艺尺寸越大总剂量效应的影响越大,温度越高总剂量效应影响越弱。此外还测量得到了该总剂量辐照实验平台的典型剂量率分布及均匀性。相关结果为宇航、核工业用电子器件抗辐射加固设计提供了一定的参考。     

静态随机存储器总剂量辐射及退火效应研究

通过比较1Mbit商用静态随机存储器（SRAM）在6种不同偏置条件下器件参数（静态和动态功耗电流）和功能参数（错误数）随辐射总剂量、退火时间的变化规律,研究了不同工作状态对辐射损伤的影响,以及不同偏置和温度（25℃和100℃）条件下的退火机制。结果表明：不同偏置对器件参数和功能退化及退火恢复有较大影响;静态和动态功耗电流为器件的敏感参数,在静态偏置条件下器件的辐射损伤最严重。     

网络控制下静态存储器的动态检测系统

全面地论述了网络控制下静态存储器动态检测系统的软硬件原理与特色。系统的实量测试采用了基于国际标准的ＴＣＰ／ＩＰ协议远程网络来控制;系统可测试多种类型的存储芯片,为了在实验中同时测试存储芯片的另一空间效应－单粒子锁,系统又集成了电源控制和电流监测部分。     

硅外延平面NPN双极晶体管的总剂量辐射损伤缺陷研究

本文针对国产NPN双极晶体管开展了不同偏置下的总剂量辐照试验。试验结果表明,辐照主要导致双极晶体管的基极电流增加和电流增益降低。同时,NPN晶体管在反向偏置下表现出较零偏下更严重的退化。分析发现,双极晶体管性能退化主要来源于辐射诱生缺陷导致的复合电流增加。最后,基于深能级瞬态谱开展了NPN晶体管发射结的缺陷测试,发现辐射会导致缺陷密度的增加和缺陷能级的改变。     

氦冷却反应堆装置动态特性分析程序的开发

以氦冷却燃气轮机发电堆为对象，开发了能够更实际地评价事故时电站设备动态特征的分析程序。本程序把点近似堆芯动态特征模型，堆容器内多维流动分析模型、以及燃气轮机发电系统集总参数模型联系起来，能够统一处理堆芯，反应堆冷却系统以及燃气轮机系统。     

动态刻棒方法研究及其试验验证

动态刻棒方法基于逆动态方法,通过引入静态空间因子(SSF)和动态空间因子(DSF)改善测量精度。采用堆芯三维稳态和瞬态计算模拟测量过程,得到空间因子。在某研究堆上开展了动态刻棒方法试验验证,结果表明动态刻棒方法具有较高的测量精度,具备取代传统方法的能力。     

碱性单细胞凝胶电泳技术用于辐射损伤快速剂量估算的时效和量效关系研究

应用碱性单细胞凝胶电泳技术（SCGE）,采用小鼠整体照射和人外周血离体照射方式,检测受^60Co-γ射线照射的外周血细胞DNA损伤修复的时间效应和剂量效应关系,探讨SCGE用于辐射损伤快速剂量估算的可行性。整体实验结果表明,小鼠外周血细胞DNA损伤程度在照射后即刻最明显,照射后2hDNA损伤已基本修复,照射后24h与照射前相比已无显著性差异（P〉0．05）。离体实验结果发现,照射后即刻人外周血细胞尾矩TM值随剂量增加而增加,照射组与未照射组之间有非常显著性差异（P〈0．01）,剂量效应呈现良好的线性关系Y=0．3619＋2．1834D（r=0．9946）;人外周血细胞尾矩TM照射后6h与未照射组相比已无显著性差异（P〉0．05）。以上结果表明,碱性单细胞凝胶电泳是一种快速、灵敏检测DNA损伤的有效方法,具有良好的剂量效应关系;但修复较快,可测时间范围有限。     

碳化硅表面锌的吸附及其热氧化的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱(Synchrotron radiation photoelectron spectroscopy,SRPES)和X射线光电子能谱(X-rayphotoelectron spectroscopy,XPS)技术,研究了金属Zn在6H-SiC表面的吸附和热氧化以及ZnO/SiC的界面形成过程.研究结果表明,在SiC表面沉积金属Zn的初始阶段,Zn可以夺取SiC衬底表面残留的氧并与之成键.随着Zn覆盖度的增加,表面具有金属特性.在2.0×10-4Pa的氧气氛中180℃温度退火下,覆盖的Zn会被部分氧化形成ZnO,还有部分Zn因其在真空中的低蒸发温度而逸出表面.在同样的氧气氛中600℃温度退火后,覆盖的金属Zn全部被氧化而生成ZnO.在氧气氛中退火时,衬底也会轻度氧化,从而导致在ZnO/SiC界面处存在一层很薄的Si的氧化层.根据得到的光电子能谱的实验结果,计算出ZnO/SiC异质结的价带偏移为1.1 eV.     

碳化硅与硅探测器辐射探测性能比较

碳化硅(SiC)材料因其禁带宽度大、晶体原子离位能高等物理特性,而被视为制作耐高温和抗辐射器件极具潜力的宽带隙半导体材料。本文采用Geant4模拟得到了30μm厚的SiC和Si材料对不同能量的电子、质子、α粒子以及X射线的响应,并对SiC和Si探测器器件的I-V特性和能谱测量结果进行了比较。仿真及试验结果证明,SiC粒子阻挡本领及X射线探测效率与Si探测器相当,SiC与Si探测器对带电粒子的能谱分辨率也没有明显差别。     

多类图像传感器模组电离辐射损伤对比研究

为选择能用于γ射线辐照环境且最具有加固潜力的图像传感器模组,对比分析了7类传感器模组辐照前后实时采集明、暗图像的参数,研究了不同类型的模拟图像传感器模组及数字图像传感器模组的抗辐射性能,并讨论了辐射损伤机理。实验结果表明：γ射线对图像传感器模组的损伤及干扰程度与模组类型、图像传感器制作工艺、辐照剂量率及总剂量相关;剂量率造成的干扰与剂量率并非呈单纯的线性关系;镜头透镜的透光率随累积剂量的增大而下降;入射γ射线对采集画面质量的干扰与环境光线强度相关,较弱的真实信号更易被入射光子引入的噪声淹没。以上结果提示,入射γ射线对图像传感器的损伤及干扰主要是由各像素单元内暗电流以及正向脉冲颗粒噪声引起的。经实验分析,采用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的数字摄像机更适用于γ射线辐射环境中的实时监测,但仍需通过加固手段提高其在辐射环境中工作的可靠性和使用寿命。     

碳化硅结势垒肖特基二极管的质子辐射效应

碳化硅结势垒肖特基二极管(SiC JBS)是新一代航天器电推进系统的关键部件,但高能粒子辐射严重威胁其可靠性与稳定性。为揭示其辐射损伤机理,为其抗辐射加固设计与考核评估储备数据,本研究基于加速器开展了先进商用SiC JBS 10~20 MeV中能质子地面辐照实验,并提取器件辐照前后的正向伏安特性、反向伏安特性、电容电压等电学参数及缺陷特性。系统分析器件关键特性随辐照条件的改变规律。结果显示,质子辐照引起了器件肖特基势垒升高、载流子浓度降低,且10 MeV较低能质子导致的位移损伤退化更严重。分析认为,PN结界面缺陷导致高性能商用SiC JBS反向电学性能对中能质子的辐照更加敏感,正向特性相对稳定,辐照生碳缺陷造成载流子去除效应是引起SiC JBS性能退化的主要机制。     

碳化硅气凝胶的模板限制反应法制备与特性

提出了一种酸催化制备间苯二酚 甲醛/二氧化硅复合气凝胶的方法,产物经碳化后得到碳/二氧化硅复合气凝胶。利用模板限制的镁热反应法,在低温（700 ℃）下将C/SiO₂气凝胶转化为纳米SiC气凝胶,并讨论了SiC的镁热反应机制。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和比表面积分析（BET）等测试技术对样品进行了表征。结果表明,产物由立方相SiC纳米晶组成,保留了与原始气凝胶模板相似的微观形貌,表观密度约为130 mg/cm³,比表面积约为230 m²/g。这种模板限制反应法适用于多种碳/过渡金属氧化物复合气凝胶向碳化物纳米泡沫材料的低温转化,将有利于激光惯性约束核聚变实验用靶的应用研究。     

硅光电倍增器在剂量测量中的应用现状与前景

本文介绍了最近发展的新型硅光电倍增器(SiPM)在剂量测量中的应用现状和前景,分析了其暗计数率高(室温下0.1~10 MHz/mm~2)、对温度敏感、动态范围有限(通常只有2~3个量级)等问题。基于体积小、工作电压低、对磁场不敏感、增益高等特点,硅光电倍增器很适合代替传统的光电倍增管用于便携式剂量仪表。目前,利用脉冲幅度甄别、温度漂移实时修正的方法,可以有效地降低暗计数率高、温度敏感性的影响;但是,即便采用了符合测量、组合探测器等方法,测量范围仍然是限制SiPM在剂量测量应用的主要问题。     

硅材料和二极管的单粒子位移损伤的多尺度模拟研究

基于二体碰撞近似理论（BCA）,应用分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）方法相结合的多尺度模拟方法,研究了单粒子位移损伤（SPDD）缺陷及电流的演化过程。研究结果表明,SPDD事件中引起的缺陷在106 s内分为3个阶段：阶段Ⅰ(1×10-11 s≤t<2×10-3 s)以点缺陷成团为主;阶段Ⅱ(2×10-3 s ≤t<2×102 s)中以缺陷团内部的间隙原子和空位复合反应为主;阶段Ⅲ(t≥2×102 s)中以小缺陷团发射间隙原子和空位为主。提出一种计算粒子在硅二极管中引起的SPDD电流的方法,推导了多种缺陷存在时引起的二极管反向电流增加的计算公式。基于KMC模拟的位移损伤缺陷演化结果,计算了光电二极管的SPDD电流密度及归一化退火因子。结果表明,KMC模拟计算的退火因子与文献实验测量结果相一致,建立的多尺度模拟方法可预估硅器件的SPDD电流。     

Recombination Effect as Component of Residual Defect in Silicon Surface Barrier Detector

The thermal conductivity of graphite components used as in-core components in high-temperature gascooled reactors (HTGRs) is reduced by neutron irradiation during reactor operation. The reduction in thermal conductivity is expected to be reversed by thermal annealing when the irradiated graphite component is heated above its original irradiation temperature. In this study, to develop an evaluation model for the thermal annealing effect on the thermal conductivity of IG-110 graphite for the HTGRs, the thermal annealing effect evaluated quantitatively at irradiation temperatures of up to 1,200°C and neutron fluences of up to 1.5 dpa. Moreover, the thermal conductivity of IG-110 graphite was calculated by using a modified thermal resistance model considering the thermal annealing effect. The following results were obtained. (1) The thermal annealing effect on the thermal conductivity of IG-110 graphite could be evaluated quantitatively and a thermal annealing model was developed based on the experimental results at irradiation temperatures of up to 1,200°C and neutron fluences of up to 1.5 dpa. (2) The thermal conductivities of IG-110 graphite calculated by using the modified thermal resistance model considering the thermal annealing effect showed good agreement with experimental measurements. This study has shown that it is possible to evaluate the annealed thermal conductivity of IG-110 graphite by using the modified thermal resistance model at irradiation temperatures of 550–1150°C and irradiation fluences of up to 1.5 dpa.