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。     

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池100MeV质子位移辐照损伤效应实验研究

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池是当前航天器空间电源系统的核心元器件,其在空间辐射环境中遭受的辐照损伤会导致太阳电池性能参数衰降,甚至导致航天器供电系统功能失效。为获取GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池高能质子辐照损伤退化规律,以国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,通过开展100 MeV质子不同注量下的辐照实验,分析质子位移损伤诱发GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的开路电压(V_oc)、短路电流(I_sc)、最大输出功率(P_m)、光电转换效率(E_ff)等辐射敏感参数的退化规律和损伤机理。结果表明：注量范围为1×10¹¹～2×10¹² cm^-2时,V_oc、I_sc、P_m、E_ff的退化程度随辐照注量的增加而增大,当注量为2×10¹² cm^-2时,P_m和E     

GaAs太阳电池1MeV电子辐射效应数值模拟

简要介绍了太阳电池的基本工作原理和辐射损伤机理。利用二维半导体器件数值模拟软件MEDICI,模拟计算了1MeV高能电子在辐射通量范围为1×1013～1×1015cm2时,对GaAs太阳电池主要输出参数(如开路电压Voc,短路电流Isc)的影响,并对计算结果进行了分析,计算结果与相关文献给出的实验数据吻合较好。     

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。     

32 质子致生物辐射效应初步实验研究

在长期载人航天中，空间辐射对人体是一种严重的威胁。宇宙辐射源（天然空间电离辐射源）主要是银河宇宙射线和随机发生的太阳粒子辐射（质子事件）。银河宇宙射线的主要成分是约占84．3％的质子，约占14．4％的α粒子及约占1.3％的重离子。质子具有高传能线密度（LET），与低LET（如电子、X射线和γ射线）辐射相比，具有较高的相对生物学效应（RBE），能诱发DNA分子中出现更多的双链断裂，从而更有效的杀伤细胞、更易诱发突变或改变细胞的生长特性。     

星用典型CMOS器件54HC0460Co源辐射效应研究

给出了加固和非加固 5 4HC0 4电路在不同辐射偏置下的低剂量率辐射实验结果 ,探讨了电流转移曲线、辐射感生漏电流、阈值电压、转换电压随辐射剂量的变化关系。     

L82C87集成电路的总剂量辐射效应研究

对ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４复合栅结构Ｌ８２Ｃ８７电路的电离辐射效应，退火特性及损伤机理进行了研究，探讨了用ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４复合栅结构对大规模集成电路进行抗辐射加固的可行性。     

重离子辐射玉米种子M1代诱变效应研究

离子注入被认为是一种新的作物育种方法。与γ射线、电子束以及激光相比,利用离子注入技术进行作物品种改良具有损伤轻、突变率高、突变谱广、处理安全和无污染等优点,是人工诱变方法的一个新发展。玉米是全球性作物,在我国玉米生产占有重要地位。利用杂种优势是玉米育种和增产     

8T CMOS图像传感器质子辐照效应研究

本文对新型8T CMOS图像传感器进行了不同能量的质子辐照实验。由于质子辐照后同时引入电离总剂量(TID)效应和位移损伤剂量（DDD）效应,使得器件参数的退化机理复杂。为了具体区分导致不同参数退化的主要因素,采用等效TID法和等效DDD法。实验得出DDD效应主要引起暗电流的退化,而TID效应主要导致光谱响应的退化,实验结果为辐射环境下图像传感器的加固设计提供了理论依据。     

环氧树脂电子束辐射效应研究

为了研究不同结构的环氧树脂在电子束辐射条件下的辐射化学行为及其对环氧树脂辐射固化行为与性能的影响。通过对环氧树脂电子束辐射前后的粘度变化、加热失重率以及辐射产生的小分子的对比研究发现,各种环氧树脂在电子束辐射下均有不同程度的辐射分解反应发生。其中,以缩水甘油酯型环氧树脂和含酯基的环氧树脂的分解最为严重,缩水甘油胺环氧树脂次之,缩水甘油醚环氧树脂受电子束辐射的降解影响最小。     

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%。     

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。     

砷化镓体效应二极管中子辐照效应

本文研究了C、X和KQ等波段体效应二极管的中子辐照损伤效应。实验观察到中子辐照环境中体效应二极管低场电阻变大,工作电流和射频输出下降,VI特性变化,甚至使负阻特性消失。实验认为,器件性能退化是由中子辐照砷化镓材料的载流子去除效应引起的。     

SiC辐照损伤对耐高温氧化性能的影响

碳化硅（SiC）材料在高温氧化时会生成SiO2保护膜,但经辐照后高温氧化,材料结构和氧化速率会发生变化,影响材料性能。为研究其晶格损伤与氧化规律之间的关系,利用6H-SiC单晶片和烧结SiC多晶片,开展了在室温下经过能量为5 MeV、注量为5×1014 cm-2的Xe20+离子辐照后再进行1 300 ℃氧化1 h的实验。利用X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜进行表征,对比了不同晶型的SiC氧化前后辐照与未辐照区域。结果显示：辐照破坏了晶格有序度,造成了晶格损伤,这些损伤在氧化过程中促进了多种SiO2基团的形成;生成的SiO2形成氧化层,由于与SiC基体热膨胀系数的差异,以及重结晶作用,导致碳化硅产生内应力,使氧化膜破裂;截面TEM图像显示,辐照引起的层错致使氧化程度加深,这是导致氧化速度加快的重要原因。