【摘 要】
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在空间环境中,航天器内部电子器件因受到高能粒子辐射发生辐射效应而失效,导致航天器异常或故障。其中,单粒子效应是电子器件中常见的辐射效应。在地面单粒子效应模拟源中,重离子是最直接的手段但机时紧张,而脉冲激光因具有机时灵活、对待测器件无损伤、操作方便等优点被广泛应用于单粒子效应敏感性评估实验中。电子器件发生单粒子效应时其物理性能退化,而器件物理性能由其微观结构决定,因此器件发生单粒子效应时其材料的微观
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在空间环境中,航天器内部电子器件因受到高能粒子辐射发生辐射效应而失效,导致航天器异常或故障。其中,单粒子效应是电子器件中常见的辐射效应。在地面单粒子效应模拟源中,重离子是最直接的手段但机时紧张,而脉冲激光因具有机时灵活、对待测器件无损伤、操作方便等优点被广泛应用于单粒子效应敏感性评估实验中。电子器件发生单粒子效应时其物理性能退化,而器件物理性能由其微观结构决定,因此器件发生单粒子效应时其材料的微观形貌必定发生改变。本文利用重离子单粒子效应实验装置,以体硅器件MOSFET为研究对象,开展MOSFET器件单粒子效应实验中的材料辐照累积损伤;因重离子机时受限,选用脉冲激光开展体硅器件（PN结、SRAM）在单粒子效应试验中的材料辐照累积损伤。根据重离子与半导体材料的相互作用,本文以单管MOSFET器件为对象,研究重离子单粒子效应实验过程中的材料辐照累积损伤。结果显示MOSFET器件经过1×108 ions/cm2注量的碳离子辐照后,硅材料发生辐照累积损伤,为总剂量效应,具体表现为栅源阈值电压降低。通过对损伤器件表面形貌的观察和内部晶格振动情况的分析,表明内部单晶硅晶格畸变和部分非晶硅的形成导致MOSFET器件栅源阈值电压降低。因重离子机时受限,选用脉冲激光开展电子器件在单粒子效应实验过程中的辐照累积损伤。根据激光与半导体材料的相互作用,本文以基础PN结和复杂集成电路SRAM器件为对象,研究PN结及SRAM器件在激光单粒子效应实验过程中的材料辐照累积损伤。通过对激光辐照后的器件进行电性能测试和表面形貌的分析,结果表明累积的高能脉冲激光导致PN结、SRAM等电子器件内部的芯片表面焊接层烧蚀损伤,其表面电极面积降低影响器件正常工作,且脉冲激光能量越高、辐照时间越长,器件电性能和表明形貌损伤越严重。
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