辐照环境与辐照效应【抗辐照SOI系列3/8】

作者：毕津顺

上期文章中，来自中国科学院微电子研究所的毕津顺老师为我们带来抗辐照SOI系列内容---SOI材料与制备工艺。

今天要继续为大家带来的是对与抗辐照SOI材料息息相关的辐照环境与辐照效应的讲解。

辐照环境

我们头顶的天空，并非纯净的天堂，而是存在着极为恶劣的空间辐照环境。

从这份NASA提供的示意图我们可以看到，恶劣的空间辐照环境包含银河宇宙射线（富含重离子）太阳时间所抛出的粒子（以质子为主），地球磁场作用下所俘获的带电粒子。

宇宙的视角未免有些遥远，我们来列举一些现实生活中会接触到的辐照环境。

· 在地球磁场作用下俘获的带电粒子形成了Van Allen辐射带，结构可分为外带，内带与槽区。我们的轨道卫星通常也是要经过Van Allen辐射带的。

· 靠近地球表面也是存在辐照环境的，宇宙射线和大气的原子发生反应最终产生中子，由于中子不带电可以到达地球的表面。距地面越高，中子的注量越大，在飞行高度附近，中子的注量约高出地面两个数量级。

· 核爆的情况下，也会产生辐照环境，形式主要包括热辐射，电磁脉冲，中子辐照，γ射线，β射线，裂变产物等等。

· 一些民用的环境中，也可能存在着辐照，包括加速器，某些医疗设备，安检设备等等

· 进行深层空间探索的时候，辐照环境也要更加的恶劣。深层空间可能包含了极端的压力，极端的温度，极端的辐照等等综合。

辐照环境会对电子元器件产生影响，我们将其称为辐照效应。可以说，生活中的辐照效应无处不在，我们接下来要讨论的是部分电子元器件辐照效应的分类。

辐照效应

我们主要关注以下四种辐照效应。

· 总剂量效应：中子，质子，电子，γ射线等导致辐照损伤积累，使得器件性能退化或失效。

· 单粒子效应：高能粒子使得器件逻辑状态瞬时反转或损毁。

· 瞬时剂量率效应：在很短的时间内（纳秒级别）很大的辐照剂量使得器件产生瞬时光电流，从而反转或损毁。

· 位移损伤效应：当高能中子，电子，质子，重的带电粒子等辐照半导体材料时，使其中产生位移，造成缺陷，改变其原有电学性能。

可以说，在未来电子器件应用领域的精密化与扩大化的趋势下，辐照效应的影响将不容忽视，而这既是挑战也是机遇，同时强调出抗辐照SOI材料对特定领域电子器件研究的重要意义。

请跟随毕津顺老师一起了解一下吧！！

《【抗辐照SOI系列】3.辐照环境与辐照效应》

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发布于 2019-08-15 15:23