质子辐照

摘要： 为分析质子电离对位移损伤效应的影响机制,基于栅控电荷分离方法,对比分析了横向PNP晶体管3 MeV质子辐照与反应堆中子辐照位移损伤效应的差异,并对质子辐照后的长期退火特征进行了分析。通过对栅扫描峰值展宽机理的分析,提出了位移损伤深能级缺陷与界面浅能级缺陷之间的耦合机制。研究结果表明,当深能级与浅能级缺陷同时存在时,缺陷间的电荷转移将会显著加剧电子器件的载流子复合过程。

摘要： CMOS图像传感器应用于空间任务时容易受到质子单粒子效应影响.本文采用商用正照式(FSI)和背照式(BSI)CMOS图像传感器开展了不同能量的质子辐照实验,实验中通过在线测试方法分析质子单粒子效应.其中,质子能量最高为200 MeV,总注量为10^(10) particle/cm^(2),结果未发现外围电路的单粒子效应,但观察到像素阵列出现不同形状的单粒子瞬态亮斑.通过提取瞬态亮斑沉积能量和尺寸大小两个特征参数,比较了不同能量质子对瞬态亮斑特征的影响,以及FSI和BSI中瞬态亮斑特征的差异.最后,结合仿真方法,与实验结果进行比较,预测了质子在CMOS图像传感器像素单元产生瞬态亮斑的能量沉积分布.仿真结果验证了光电二极管耗尽区厚度减小和外延层减薄是导致BSI图像传感器中质子能量沉积分布左移的主要因素.

摘要： 本文利用60 MeV质子束流,开展了NAND(not and)flash存储器的质子辐照实验,获取了浮栅单元的单粒子翻转截面,分析了浮栅单元错误的退火规律,研究了质子辐照对浮栅单元的数据保存能力的影响.实验结果表明,浮栅单元单粒子翻转截面随质子能量的升高而增大,随质子注量的升高而减小.浮栅单元错误随着退火时间的推移持续增多,该效应在低能量质子入射时更为明显.经质子辐照后,浮栅单元的数据保存能力有明显的退化.分析认为高能质子通过与靶原子的核反应,间接电离导致浮栅单元发生单粒子翻转,翻转截面与质子注量的相关性是因为浮栅单元单粒子敏感性的差异.质子引起的非电离损伤会在隧穿氧化层形成部分永久性的缺陷损伤,产生可以泄漏浮栅电子的多辅助陷阱导电通道,导致浮栅单元错误增多及数据保存能力退化.

摘要： 氮化镓(GaN)基异质结材料以其宽禁带、耐高温、高击穿电压以及优异的抗辐射性能成为航天领域半导体材料的研究和应用热点。而基于GaN材料的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)因其制备过程带来的缺陷和损伤,性能将受到空间辐射的严峻挑战。文章对空间辐射环境下AlGaN/GaN HEMT的辐射机理和效应进行梳理;针对低中地球轨道以质子为主的辐射环境,对不同能量和注量的质子辐照对AlGaN/GaN HEMT的效应进行系统分析。鉴于从压电极化角度分析AlGaN/GaN HEMT的质子辐射效应存在欠缺,且不同能量和注量的质子辐照对器件的影响不同,提出后续应开展AlGaN/GaN HEMT辐射损伤机制、不同轨道辐射环境模拟以及质子辐照对AlGaN/GaN HEMT宏观特性影响研究。

摘要： 为评估CCD在高能质子辐照条件下的损伤效应,在西安200 MeV质子应用装置上开展了 200 MeV质子辐照CCD的实验研究,在辐照注量为1×1010cm-2时,得到了 CCD性能退化的实验结果,分析了 CCD的暗信号、暗电流密度、随机噪声、暗信号不均匀性、暗信号尖峰及其分布等暗场特性参数和饱和输出、动态范围、电荷转移效率等明场特性参数退化的实验规律和损伤机理.结果表明,200 MeV质子辐照后,CCD暗场特性参数退化显著,退火后,暗场特性参数虽有一定程度的恢复,但远未恢复到辐照前的水平;明场特性参数的退化程度相对较小,退火后,明场特性参数略有恢复.CCD的质子辐照损伤主要源于质子辐照CCD诱发产生的电离损伤和位移损伤.

摘要： 利用70 keV和140 keV质子辐照增强型AlGaN/GaN绝缘栅高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs),得到了最大饱和电流线密度、阈值电压及栅泄漏电流线密度等关键参数的退化规律,并与常规HEMTs器件的辐照退化行为进行了比较,并通过SRIM计算结果和C-V测试结果进一步分析了 MIS-HEMTs的退化机制.结果表明,质子辐照在栅介质层和栅介质/AlGaN界面引入的辐照缺陷会导致界面态充/放电效应,使阈值电压正向漂移;辐照缺陷增加了电子穿越势垒的概率,导致栅极泄漏电流线密度增大;2维电子气(2DEG)沟道层产生的辐照缺陷俘获电子,导致2DEG密度降低,使饱和漏电流线密度降低.与常规肖特基栅器件相比,栅介质的存在使器件对质子辐照更为敏感.结合仿真计算结果可知,器件中低能质子的非电离能损区接近2DEG沟道层,是导致低能质子辐照对器件损伤更为严重的主要原因.通过变频电容分析发现,质子辐照后器件界面电荷密度增加,并引入了大量深能级缺陷.

摘要： 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.

摘要： 为分析星敏感器性能下降和姿态测量精度下降的原因,研究了10 MeV质子辐照下8T全局曝光CMOS图像传感器(CIS)电离总剂量(TID)效应和位移损伤效应对星敏感器典型性能参数的影响.分析了CMOS图像传感器暗电流、暗信号非均匀性和光响应非均匀性随位移损伤剂量(DDD)的变化规律和星敏感器星对角距精度、质心定位精度随DDD的退化规律.该研究从系统角度分析了空间辐射对星敏感器性能参数的影响,为星敏感器在轨姿态误差测量和修正技术的研究奠定基础,同时也为高精度星敏感器的设计提供了一定的理论依据.

摘要： 应用三维原子探针和纳米压痕技术研究了高温高注量质子初始辐照、辐照后退火及再辐照条件下核反应堆压力容器(RPV)钢中的微结构演变,及其与力学性能之间的关系。三维原子探针结果表明:初始辐照(1.6 dpa)条件下,RPV钢中产生了大量的富Mn-Ni-Si团簇;辐照后经500°C1 h退火处理,富Mn-Ni-Si团簇基本回复,但仍然存在少量包含Mn和Ni的稳态团簇;再辐照(0.1 dpa和1.6 dpa)时,RPV钢中又产生了新的富Mn-Ni-Si团簇,其数密度和平均尺寸随再辐照注量的增加而增加;初始辐照和再辐照的RPV钢中均未有富Cu原子团簇析出。纳米压痕结果表明初始辐照、辐照后退火和再辐照的RPV钢中均产生了明显的硬化现象。稳态团簇是退火后的RPV钢的硬度高于未辐照样品的硬度的主要原因。富Mn-Ni-Si团簇是高温高注量质子辐照国产低Cu含量RPV钢的一个硬化源。

摘要： 为分析星敏感器性能下降和姿态测量精度下降的原因,研究了10 MeV质子辐照下8T全局曝光CMOS图像传感器(CIS)电离总剂量(TID)效应和位移损伤效应对星敏感器典型性能参数的影响。分析了CMOS图像传感器暗电流、暗信号非均匀性和光响应非均匀性随位移损伤剂量(DDD)的变化规律和星敏感器星对角距精度、质心定位精度随DDD的退化规律。该研究从系统角度分析了空间辐射对星敏感器性能参数的影响,为星敏感器在轨姿态误差测量和修正技术的研究奠定基础,同时也为高精度星敏感器的设计提供了一定的理论依据。

摘要： 聚酰亚胺薄膜可用于航天器热控多层和大型展开结构中,其力学性能将受到空间辐射环境如电子、质子、紫外等的影响而发生退化,从而对航天器的在轨安全和可靠性带来威胁.本文利用空间综合辐照试验设备对质子辐照聚酰亚胺薄膜的力学性能退化及机理进行了研究.研究发现:薄膜的断裂伸长率和抗拉强度随质子辐照注量的增加而呈指数减小,弹性模量基本不变;质子辐照后聚酰亚胺薄膜仍具有较好的热稳定性,但其在紫外可见光波段透射率降低,透射光谱发生红移;分子键的断裂和交联是质子辐照聚酰亚胺薄膜力学性能降低的主要原因.

摘要： 研究了低能电子和质子辐照对热固性聚酰亚胺的结构及摩擦学性能的影响.实验结果表明,辐照使得样品表面碳化变硬,从而增加了样品起始的摩擦系;在摩擦过程中辐照生成的表面碳化层很容易被磨穿,产生的硬质磨屑使得磨损机理由起始黏着磨损转变成三体磨粒磨损,从而使得稳定阶段的摩擦系数和磨损率远远小于辐照前的.质子辐照对材料结构和摩擦学性能的影响明显大于电子辐照的,而且质子和电子表现出良好协同效应.

摘要： 对某国产埋沟科学级CCD进行了10MeV质子辐照试验研究,试验过程中重点考察了器件的暗信号、电荷转移效率特性的变化.结果表明,器件的主要性能参数随着质子辐照注量的增大明显退化,在退火过程中这些参数均有不同程度的恢复.对CCD敏感参数退化规律及其与器件工艺、结构的相关性进行了分析,并推导了参数退化随质子辐照注量变化的经验公式.上述工作可为深入开展CCD抗辐射性能预测、抗辐射工艺改进与结构优化提供重要参考.

摘要： 鉴于质子辐照拥有可以造成较高厚度均匀损伤区的优势,本实验采用3MeV质子辐照核石墨IG-110,获得一个80ym厚度左右的均匀损伤区来模拟研究中子辐照所造成的损伤情况.辐照前后石墨表面微结构变化以及力学性能(硬度、模量)变化,分别使用扫描电子显微镜和纳米压痕仪来表征.结果显示石墨表面片状微晶尺寸变小呈皲裂碎屑状,而力学强度增强为初始的两倍.辐照引起石墨内部缺陷的演化情况采用场发射透射电子显微镜以及拉曼光谱仪进行评估.拉曼结果表明,辐照后间隙原子缺陷、空位缺陷急剧增加,晶粒尺寸以及石墨化程度降低.透射电镜图像结果给出了一个位错以及空位缺陷增加的清晰有力证据.

摘要： 航天辐射由于受到飞船载荷的限制及航天员出舱工作时，单靠屏蔽等物理防护很难实现，因此深入了解其特点及其危害程度，并研究防护途径是保证航天员完成任务中极其重要的课题。本文在对质子辐照后小鼠外周血网织红细胞动态变化和死亡率及主要器官损伤病理学改变的进行研究，以了解质子辐照后的生物损伤效应，为保证载人航天航天员的健康和生命安全提供参考。

摘要： 文章研究了140keV质子辐照对JGS3石英玻璃辐照前后光学性质的变化，并对其光谱和结构之间的关系进行了初步探讨。研究结果表明：质子辐照使该玻璃产生着色现象，在200～800nm波长范围内产生了明显的光吸收。140keV质子辐照后，在石英玻璃内部主要产生了E'、H+h及Al杂质心等缺陷结构导致其光学透过率的降低。这些缺陷所形成的陷阱能级位于导带和价带之间，其可产生吸收跃迁。

摘要： 研究了超高速撞击和空间紫外/质子辐照联合效应对于聚酰亚胺薄膜在损伤行为的影响.采用激光驱动飞片装置对于聚酰亚胺薄膜进行了超高速撞击;将撞击后的薄膜材料分别进行真空紫外/质子辐照;利用扫描电镜检测空间辐照前后撞击损伤区域薄膜材料的损伤形貌,进而分析联合效应对于薄膜材料的力学性质及损伤特性的影响.结果表明,质子辐照会使得撞击样品颜色变暗、形状发生卷曲,质子辐照面表层材料变脆、剥离,径向裂纹尖端容易诱发次生裂纹;真空紫外辐照下薄膜材料的宏观形态及微观损伤形貌没有出现明显变化.

摘要： 采用240keV质子对A508-3钢辐照，损伤注量分别达0.26 dpa、0.5 dpa、1.0 dpa，对损伤试样分别进行正电子湮没寿命谱测量和显微硬度测试，结果表明：随着损伤注量的增加，A508-3钢的正电子寿命τ1、τ2呈上升趋势。短寿命成分τ1由120 ps增加至151 ps，说明辐照后A508-3钢中产生单空位或双空位型基体缺陷。长寿命成分τ2有226 ps增加至262 ps，说明质子辐照后钢中产生了由多空位组成的微孔型基体缺陷，分别计算出质子辐照0.26 dpa、0.5 dpa、1.0 dpa后钢中微孔的平均直径为0.41 nm、0.45 nm、0.45 nm。显微硬度测量结果表明辐照产生的空位、微孔等基体缺陷与可能的富Cu团簇缺陷提高了位错运动的阻力，从而使材料产生辐照硬化现象。

摘要： 文章利用P-N结双指数暗特性模型，对经质子辐照后的单结GaAs/Ge太阳电池的暗特性I-V曲线进行数值拟合，确定了单结GaAs/Ge太阳电池在辐照前后的6个暗特性特征参数。研究结果表明，带电粒子辐照下暗特性特征参数中串联电阻(Rs)、并联电阻(Rsh)、扩散结反向饱和电流(Is1)和再复合结反向饱和电流(Is2)变化显著。其中串联电阻随着辐照位移损伤剂量线性增加，与辐照质子能量无关。理论分析表明，上述参数的变化与质子辐照损伤的区域分布有关。

摘要： 文章研究了质子和离子(氮离子)辐照对镁稀土(Mg-Zn-Y-Zr)合金拉伸性能、表面硬度及拉伸变形断裂行为的影响。分别经能量为170keV，注量为5×1015/cm2、1×1016／cm2、2×1016／cm2、1×1017/cm2的质子和离子辐照后，合金的拉伸性能和拉伸断口形貌没有发生显著变化，表明质子和离子辐照对Mg-Zn-Y-Zr合金宏观力学性能的影响有限，这与辐照粒子(质子或离子)对合金的穿透深度浅有关。纳米显微硬度测试和扫描分析结果显示，经氮离子辐照后，Mg-Zn-Y-Zr合金被辐照面表层发生了一定程度的硬化，并且被辐照试样表面的纳米显微硬度随着辐照注量的增加而逐渐增加，而质子辐照的硬化效果不明显。

摘要： 本发明涉及一种基于红外探测器质子位移效应的低温辐照试验测试方法，该方法涉及装置是由计算机、低噪声直流电源、数据采集及时序控制电路、camlink数据线、GPIB转USB连接线、专用测试杜瓦瓶、温控仪、CDBA‑25Z排线、导线1和导线2组成，将装置放置在辐照室内，然后根据测试暗场或者光场的需求，选择是否在测试杜瓦瓶中安装冷屏，再利用分子泵对封装有红外探测器的测试杜瓦瓶进行排气，并灌装液氮进行制冷，检查各项功能正常后开始辐照测试，结束辐照试验后，利用已有参数，结合采集的图像计算出暗电流、输出信号、暗电流噪声、响应率、探测率和缺陷像元。本发明所述方法实现了红外探测器的低温在线辐照测试，可靠性高、装置连接简单、操作方便、方法简单易行。

摘要： 本发明公开了一种基于金刚石衬底的InAlN/GaN高电子迁移率晶体管及制备方法，主要解决现有同类器件界面结合强度差、界面热阻高、工艺流程复杂的问题。其自下而上包括：金刚石衬底(1)、GaN沟道层(2)和InAlN势垒层(3)，InAlN势垒层(3)上同时设有源极(4)、漏极(5)和栅极(6)，该衬底采用晶面取向为(111)晶向的金刚石，以提高器件的散热能力；该GaN沟道层的厚度为20‑30nm；该InAlN势垒层的Al组分为80％‑85％，厚度为10‑15nm。本发明增强了器件的散热能力，降低了界面热阻，提高了器件的工作寿命和稳定性，简化了工艺条件，可用于高频、大功率微波毫米波器件的制备。

摘要： 本发明公开的属于重离子辐照技术领域，具体为一种质子重离子辐照屏蔽门及其使用方法，包括墙壁、导向座和门体，所述导向座安装在墙壁上，所述门体滑动连接在导向座的下端，还包括：安装机构，所述安装机构分别设置在墙壁和门体上；所述安装机构包括第一防护组件、移动组件和第二防护组件，所述第一防护组件包括风琴罩和不锈钢防护栏一，所述风琴罩安装在门体的左侧，所述不锈钢防护栏一安装在地面上，所述不锈钢防护栏一设置在风琴罩和门体的外侧，本发明有益效果是：通过优化质子重离子辐照屏蔽门的安装结构，使门体在安装和运行方面更加的方便快捷，通过增设两组防护组件，对门体外侧进行高警惕防护。

摘要： 本发明提供一种双真空舱室晶圆质子辐照装置及辐照方法，所述双真空舱室晶圆质子辐照装置包括：晶圆辐照真空舱和换片真空舱，所述晶圆辐照真空舱和换片真空舱通过连接真空段连通；所述连接真空段外设有屏蔽墙；所述晶圆辐照真空舱设置于辐照厅，所述换片真空舱设置于辐照前厅，所述屏蔽墙把所述辐照厅和辐照前厅密封隔离开。所述辐照装置非常适合于高能质子辐照，有利于大幅减轻工作人员所受到的射线伤害，可以实现晶圆的均匀化辐照，提高辐照质量，容量大，提高生产效率，保证了晶圆托盘平稳传输，有效到位，不会对大气造成活化，有助于从两个方面提高辐照精度能够实现高性能IGBT芯片的生产和软度因子大于2的快软恢复快软恢复二极管的制造。

摘要： 本发明公开了一种空间质子辐照环境下材料表面BRDF建模方法。步骤1：选择一种经过验证且没有考虑质子辐照的空间目标材料表面BRDF模型作为基础模型；步骤2：根据步骤1所述基础模型建立空间质子辐照环境下材料表面BRDF模型；步骤3：利用质子辐照量及对应的BRDF测量数据对步骤2的模型进行拟合，确定模型中的待定参数集合Ω中的所有待定参数，即完成了空间质子辐照环境下材料表面BRDF的建模。本发明能有效分析不同在轨时间内不同量的质子辐照对BRDF特性的影响规律，支撑空间辐照环境下空间目标反射特性仿真、分析及相关应用。

摘要： 本发明提供一种双真空舱室晶圆质子辐照装置及辐照方法，所述双真空舱室晶圆质子辐照装置包括：晶圆辐照真空舱和换片真空舱，所述晶圆辐照真空舱和换片真空舱通过连接真空段连通；所述连接真空段外设有屏蔽墙；所述晶圆辐照真空舱设置于辐照厅，所述换片真空舱设置于辐照前厅，所述屏蔽墙把所述辐照厅和辐照前厅密封隔离开。所述辐照装置非常适合于高能质子辐照，有利于大幅减轻工作人员所受到的射线伤害，可以实现晶圆的均匀化辐照，提高辐照质量，容量大，提高生产效率，保证了晶圆托盘平稳传输，有效到位，不会对大气造成活化，有助于从两个方面提高辐照精度能够实现高性能IGBT芯片的生产和软度因子大于2的快软恢复快软恢复二极管的制造。

摘要： 本发明提供了一种强抗质子辐照新型304L不锈钢材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，基于304L不锈钢的成分牌号，在304L不锈钢的粉料中添加钼元素、钴元素、铜元素以及稀土元素，并控制粉料中的硫元素含量和磷元素含量，定制得到成形粉料；步骤2，通过激光打印机使用成形粉料进行SLM成形，得到强抗质子辐照新型304L不锈钢材料。

摘要： 本发明公开了一种晶圆质子辐照用晶圆包装运输装置和方法，所述装置包括减震部，用于存放收纳部，使收纳部稳定在减震部内；收纳部，至少设计一组，用于收纳晶圆，使晶圆稳定在收纳部内；所述收纳部包括：晶圆固定盒组，使晶圆收纳至晶圆固定盒组内；氮气囊组，使晶圆固定盒组稳定在收纳部内。通过在收纳部内设计氮气囊上和氮气囊下，进行夹住晶圆固定盒组，使得晶圆固定盒组稳定在氮气囊上和氮气囊下之间，避免晶圆固定盒出现晃动现象，同时搭配收纳部，形成双重稳定方式，使得晶圆在运输过程中更加稳定，最大限度的上的减少了晶圆的运输损耗。

摘要： 本发明公开了一种晶圆质子辐照用晶圆角度调节系统及调节方法，所述调节系统包括：装夹，用于放置晶圆；调节部，与装夹连接；所述调节部包括连接件，用于连接装夹；调整件，与连接件连接，至少设置三组且呈等间距分布，使装夹在既定区域内调整角度，完成晶圆的均匀辐照；底架，用于放置调整件。本发明通过设计设计至少三组且呈等间距分布的调整件，使装夹在既定区域内调整角度，进而完成晶圆的辐照角度调整，进而使得晶圆接收辐照时，与束流入射角度匹配，使得晶圆辐照更加均匀。

摘要： 本发明公开了一种晶圆质子辐照在线检测装置包括：注入部，设置在注入部下方的承载部，以及设置在承载部下方的检测部；检测部包括位于承载部下方的探测器架，以及设置在探测器架上且间隔布置的剂量探测器及深度探测器；承载部包括圆托架；圆托架上开有若干通孔。本发明通过剂量探测器、深度探测器实现了晶圆在辐照阶段的剂量及深度的在线检测，实时监控晶圆在辐照阶段的工艺数据，控制系统可以根据预先设定的数据进行对比，进而实现晶圆质子辐照的在线检测，确保晶圆的辐照质量，实时监控工艺数据，精准控制过程，避免不合格晶圆流入下一个工序，造成不必要的浪费，避免了晶圆成品后的暴力拆除检测方式，从而降低了检测成本。