电荷耦合器件辐射效应理论分析与模拟试验方法研究

分析了CCD电离效应和位移损伤机理,建立了一种国产埋沟CCD器件物理模型,实现了CCD信号电荷动态转移过程的数值模拟,计算了1MeV、14MeV中子引起的CCD电荷转移效率的变化规律.建立了线阵CCD辐照效应离线测量系统,实现了CCD辐射敏感参数测试.利用Co-60γ源和反应堆脉冲中子,开展了商用器件总剂量和中子位移损伤效应模拟试验,在不同辐照条件下,给出了暗电流信号、饱和电压信号、电荷转移效率以及像元不均匀性的变化情况.     

半导体激光器辐照损伤效应实验研究进展

半导体激光器(LD)工作在空间辐射或核辐射环境中时,会受到辐照损伤的影响而导致器件性能退化。文章回顾了不同时期研制的LD(从早期的GaAs LD到量子阱LD和量子点LD)在辐照效应实验方面的研究进展,梳理了国际上开展不同辐射粒子或射线(质子、中子、电子、伽马射线)诱发LD辐射敏感参数退化的实验规律,分析总结了当前LD辐照效应实验方法研究中亟待解决的关键技术问题,为今后深入开展LD的辐照效应实验方法、退化规律、损伤机理及抗辐射加固技术研究提供理论指导和实验技术支持。     

Al-Ce-Ge体系500℃相平衡的实验测定

运用平衡合金法设计17个关键合金,并结合金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)和电子探针显微分析(EPMA)测定Al-Ce-Ge三元系在500℃时的相平衡信息。结果表明:在500℃时,该三元系稳定存在α(CeAl_(1.62)-Ge_(0.38)),β(CeAl_2Ge_2),γ(CeAlGe),δ(CeAlGe_2)和ε(Ce_2AlGe_6)五个三元化合物及液相,测定δ相成分范围为Ce_(24.7~24.8)Al_(33~33.9)Ge_(41.3~42.3);实验发现η(Ce_(61.3)Al_(21.9)Ge_(16.8))和μ(Ce_(55.9)Al_(11.1)Ge_(33))两个新的三元化合物;并发现α+CeAl_3+γ,Ce_3Al_(11)+CeAl_3+γ,αCeGe_(2-x)+CeGe+γ,CeAl+CeAl_2+Ce_5Ge_3,Ce_3Ge+Ce_5Ge_3+Ce_3Al,CeAl+Ce_3Al+η和CeAl_2+Ce_5Ge_3+μ七个新的三相区。     

辐射损伤诱发CCD敏感参数退化分析

研究了CCD敏感参数受辐照后的退化情况。分析了电荷转移效率受不同粒子辐照后的退化情况,并列表进行了对比;分析了暗电流受辐射增大的规律;分析了平带电压和阈值电压受辐射后的漂移现象。初步确定了CCD敏感参数的辐射损伤阈值范围。     

中子辐照诱导Si PIN光电二极管暗电流增大的数值模拟

分析了中子辐照诱导Si PIN光电二极管暗电流增大现象的机理,建立了Si PIN光电二极管的器件物理模型和中子辐照效应模型。运用MEDICI软件进行数值模拟计算,得出了1MeV中子在辐照注量为1010～1014cm-2时,Si PIN光电二极管暗电流变化的初步规律。数值模拟结果与相关文献给出的实验结果吻合较好。     

Burn-in对SRAM器件电离总剂量效应的影响

针对辐照前高温老练(Burn-in)影响SRAM器件的抗总剂量辐射能力问题,进行了实验研究。选取了3种不同工艺尺寸SRAM存储器,利用60 Co放射源对经过高温老炼和不经过高温老炼(No Burnin)的样品进行了总剂量辐照实验,测量了辐照引起的SRAM器件的数据位翻转数,得到了Burn-in对不同工艺尺寸SRAM器件总剂量效应的影响规律。针对0.25μm工艺SRAM器件开展了不同Burn-in温度影响器件抗辐射能力的实验研究,得到了器件抗辐射性能与Burn-in温度之间的关系。结果表明,SRAM器件的工艺尺寸越小,抗总剂量能力越强,且受Burn-in的影响越小;Burn-in时的温度越高,对器件的抗总剂量水平影响越大。     

电荷耦合器件质子辐照效应研究

利用2×6 MV串列静电加速器提供的1~10 MeV质子,开展了线阵电荷耦合器件辐射损伤效应的模拟试验和测量,研制了加速器质子扩束扫描装置及电荷耦合器件辐射敏感参数测量系统,建立了电荷耦合器件质子辐射效应的模拟试验方法,分析了质子注量、质子能量、器件偏置等对器件电荷转移效率和暗电流的影响。模拟试验结果表明,电荷转移效率随辐照质子注量的增加而下降,暗电流随辐照质子注量的增加而增大,在1~10 MeV质子能量范围内,质子能量越低,电荷转移效率的降低与暗电流的增加越显著。     

基于EMVA1288标准的图像传感器辐照效应参数测试系统的研制

提出了光电图像传感器辐照效应参数测试需要解决的问题,简述了光电图像传感器参数测试国际标准(EMVA1288)的原理和要求,建立了基于EMVA1288国际标准的光电图像传感器辐照效应测试系统,并进行了辐照试验验证.验证试验表明:该系统能对光电图像传感器辐照前后的时域、空域和光谱类参数进行测试,较好地解决了光电图像传感器辐照效应测试难题,如测试效率、数据可比对、兼容和拓展性等,具有较好的推广应用前景.     

TCD132D线阵CCD总剂量效应的实验分析

研究了60Coγ辐照TCD132D线阵CCD的总剂量效应实验结果;分析了CCD受总剂量效应影响后暗信号和饱和输出电压的典型波形;得出了CCD分别在不加偏置电压、加偏置电压加驱动信号和加偏置电压不加驱动信号三种工作状态下,受60Coγ辐照后暗信号电压和饱和输出电压随总剂量累积的变化规律,并进行了损伤机理分析。     

中子对Si及GaAs半导体材料位移损伤的数值计算

概述了中子对半导体材料的位移损伤函数及损伤能力的表征,并选用ASTM标准的E722—94给出的Si及GaAs位移损伤函数,用MCNP粒子输运程序计算了Maxwell裂变谱源、Gaussian聚变谱源对Si及GaAs半导体材料的位移损伤以及相对于1MeV单能中子源的损伤等效系数等。