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空间辐射位移效应西安脉冲堆中子试验平台及应用
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作者 陈伟 张良 +10 位作者 薛院院 陈立新 丁李利 张文首 郭晓强 刘文旭 吴伟 苏春磊 刘岩 金晓明 白小燕 《现代应用物理》 2024年第4期1-9,19,共10页
空间辐射环境中的重离子、质子、电子等载能粒子辐照产生的位移效应是影响航天器在轨高可靠、长寿命运行的重要因素之一。基于中子辐照等效空间载能粒子产生的位移效应是评价航天器电子元器件抗辐射能力的重要手段。西安脉冲反应堆是空... 空间辐射环境中的重离子、质子、电子等载能粒子辐照产生的位移效应是影响航天器在轨高可靠、长寿命运行的重要因素之一。基于中子辐照等效空间载能粒子产生的位移效应是评价航天器电子元器件抗辐射能力的重要手段。西安脉冲反应堆是空间辐射位移效应研究的重要平台,自建成以来,为国内多家器件生产、系统研制、型号应用等单位在抗辐射加固设计、考核评估、效应机理等工作中提供了重要支撑。本文综述了电子器件位移效应机理与敏感性、位移效应中子等效试验方法和西安脉冲反应堆中子试验平台及其典型应用。 展开更多
关键词 西安脉冲反应堆 空间辐射效应 位移效应 试验平台 试验方法
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Analysis of displacement damage effects on the charge-coupled device induced by neutrons at Back-n in the China Spallation Neutron Source 被引量:2
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作者 薛院院 王祖军 +9 位作者 陈伟 郭晓强 姚志斌 何宝平 聂栩 赖善坤 黄港 盛江坤 马武英 缑石龙 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期435-442,共8页
Displacement damage effects on the charge-coupled device(CCD)induced by neutrons at the back-streaming white neutron source(Back-n)in the China Spallation Neutron Source(CSNS)are analyzed according to an online irradi... Displacement damage effects on the charge-coupled device(CCD)induced by neutrons at the back-streaming white neutron source(Back-n)in the China Spallation Neutron Source(CSNS)are analyzed according to an online irradiation experiment.The hot pixels,random telegraph signal(RTS),mean dark signal,dark current and dark signal non-uniformity(DSNU)induced by Back-n are presented.The dark current is calculated according to the mean dark signal at various integration times.The single-particle displacement damage and transient response are also observed based on the online measurement data.The trends of hot pixels,mean dark signal,DSNU and RTS degradation are related to the integration time and irradiation fluence.The mean dark signal,dark current and DSNU2 are nearly linear with neutron irradiation fluence when nearly all the pixels do not reach saturation.In addition,the mechanisms of the displacement damage effects on the CCD are demonstrated by combining the experimental results and technology computer-aided design(TCAD)simulation.Radiation-induced traps in the space charge region of the CCD will act as generation/recombination centers of electron-hole pairs,leading to an increase in the dark signal. 展开更多
关键词 displacement damage effects charge-coupled device(CCD) China Spallation Neutron Source(CSNS) MECHANISMS technology computer-aided design(TCAD)
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CMOS图像传感器总剂量辐照效应及加固技术研究进展 被引量:14
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作者 王祖军 刘静 +3 位作者 薛院院 何宝平 姚志斌 盛江坤 《半导体光电》 CAS 北大核心 2017年第1期1-7,共7页
CMOS图像传感器(CIS)在空间辐射或核辐射环境中应用时,均会受到总剂量辐照损伤的影响,严重时甚至导致器件功能失效。文章从微米、超深亚微米到纳米尺度的不同CIS生产工艺、从3TPD(Photodiode)到4TPPD(Pinned Photodiode)的不同CIS像元... CMOS图像传感器(CIS)在空间辐射或核辐射环境中应用时,均会受到总剂量辐照损伤的影响,严重时甚至导致器件功能失效。文章从微米、超深亚微米到纳米尺度的不同CIS生产工艺、从3TPD(Photodiode)到4TPPD(Pinned Photodiode)的不同CIS像元结构、从局部氧化物隔离技术(LOCOS)到浅槽隔离(STI)的不同CIS隔离氧化层等方面,综述了CIS总剂量辐照效应研究进展。从CIS器件工艺结构、工作模式和读出电路加固设计等方面简要介绍了CIS抗辐射加固技术研究进展。分析总结了目前CIS总剂量辐照效应及加固技术研究中亟待解决的关键技术问题,为今后深入开展相关研究提供理论指导。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 总剂量效应 辐照损伤 抗辐射加固技术
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CCD质子辐照损伤效应的三维蒙特卡罗模拟 被引量:4
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作者 薛院院 王祖军 +7 位作者 刘静 何宝平 姚志斌 刘敏波 盛江坤 马武英 董观涛 金军山 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期83-88,共6页
针对空间质子诱发CCD性能退化问题,开展了CCD质子辐照效应的三维蒙特卡罗模拟研究。采用三维蒙特卡罗软件Geant4模拟计算了不同能量质子在Si和SiO_2中的射程及Bragg峰,分析了不同能量质子在材料中能量沉积的过程,并将模拟结果与相关数... 针对空间质子诱发CCD性能退化问题,开展了CCD质子辐照效应的三维蒙特卡罗模拟研究。采用三维蒙特卡罗软件Geant4模拟计算了不同能量质子在Si和SiO_2中的射程及Bragg峰,分析了不同能量质子在材料中能量沉积的过程,并将模拟结果与相关数据进行对比,模拟误差在5%以内。根据质子与材料相互作用的物理过程,选取了合适的Lindhard分离函数,添加合适的物理过程,模拟计算了不同能量质子在SiO_2中的电离能量损失和Si中的非电离能量损失,并将结果与国外相关数据进行对比。根据CCD的生产工艺参数,建立了单个像元的三维模拟模型,确定了质子辐照损伤的灵敏体积,模拟计算了不同能量质子在像元灵敏体积内的电离能量沉积与非电离能量沉积,分析了CCD不同能量质子的辐照损伤差异产生的机理。结合粒子输运计算结果与CCD质子辐照实验结果,分析了质子辐照诱发CCD辐射敏感参数退化的物理机制。 展开更多
关键词 电荷耦合器件(CCD) 质子 GEANT4 电离能量沉积 非电离能量沉积
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CMOS图像传感器西安200MeV质子应用装置H^(-)辐照效应实验研究 被引量:5
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作者 王祖军 薛院院 +8 位作者 刘卧龙 陈伟 王迪 焦仟丽 贾同轩 杨业 王茂成 王百川 王忠明 《现代应用物理》 2021年第3期126-130,139,共6页
为评估互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的辐照损伤效应,在西安200 MeV质子应用装置上,首次开展了65 nm工艺PPD CIS负氢离子(H^(-))辐照实验,在H^(-)能量为7 MeV,辐照注量分别为1×10^(11),5×10^(11),1×10^(12 ... 为评估互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的辐照损伤效应,在西安200 MeV质子应用装置上,首次开展了65 nm工艺PPD CIS负氢离子(H^(-))辐照实验,在H^(-)能量为7 MeV,辐照注量分别为1×10^(11),5×10^(11),1×10^(12 )cm^(-2)时,得到了H^(-)辐照诱发65 nm工艺PPD CIS性能退化的实验结果,分析了暗信号、暗信号不均匀性、暗信号尖峰及系统总增益等辐射敏感参数退化的实验规律和损伤机理。实验结果表明,H^(-)辐照后,PPD CIS的平均暗信号、DSNU和暗信号尖峰均随辐照注量增大而显著增大,系统总增益在H^(-)辐照后明显减小。辐照后经过168 h常温退火,暗信号分布曲线和光子转移曲线与退火前相比几乎没有变化。 展开更多
关键词 CMOS图像传感器 辐照效应 位移损伤 电离损伤 损伤机理
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CCD空间环境辐射效应地面模拟试验方法 被引量:4
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作者 王祖军 薛院院 +5 位作者 刘敏波 唐本奇 何宝平 姚志斌 盛江坤 马武英 《现代应用物理》 2016年第4期30-36,共7页
针对星用电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)在空间环境中遭受的辐射损伤效应,建立了CCD空间环境辐射效应地面模拟试验方法。从辐射模拟源、试验流程、最劣辐照偏置条件、不同能量质子位移损伤等效、质子和中子位移损伤等效等方面... 针对星用电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)在空间环境中遭受的辐射损伤效应,建立了CCD空间环境辐射效应地面模拟试验方法。从辐射模拟源、试验流程、最劣辐照偏置条件、不同能量质子位移损伤等效、质子和中子位移损伤等效等方面,研究了CCD空间总剂量效应、位移效应和单粒子瞬态效应地面模拟试验方法,为开展CCD空间辐射损伤效应研究和加固性能考核提供了试验技术支持。 展开更多
关键词 CCD 空间辐射效应 总剂量效应 位移效应 单粒子瞬态效应 地面模拟试验方法
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基于EMVA1288标准的图像传感器辐照效应参数测试系统的研制 被引量:4
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作者 王祖军 薛院院 +4 位作者 姚志斌 马武英 何宝平 刘敏波 盛江坤 《半导体光电》 北大核心 2017年第4期515-520,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 光电图像传感器 辐照效应 测试系统 EMVA1288国际标准
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65 nm互补金属氧化物半导体场效应和晶体管总剂量效应及损伤机制 被引量:2
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作者 马武英 姚志斌 +6 位作者 何宝平 王祖军 刘敏波 刘静 盛江坤 董观涛 薛院院 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第14期223-229,共7页
对65 nm互补金属氧化物半导体工艺下不同尺寸的N型和P型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET和PMOSFET)开展了不同偏置条件下电离总剂量辐照实验.结果表明:PMOSFET的电离辐射响应与器件结构和偏置条件均有很强的依赖性,而NMOSFET表现... 对65 nm互补金属氧化物半导体工艺下不同尺寸的N型和P型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET和PMOSFET)开展了不同偏置条件下电离总剂量辐照实验.结果表明:PMOSFET的电离辐射响应与器件结构和偏置条件均有很强的依赖性,而NMOSFET表现出较强的抗总剂量性能;在累积相同总剂量时,PMOSFET的辐照损伤远大于NMOSFET.结合理论分析和数值模拟给出了PMOSFET的辐射敏感位置及辐射损伤的物理机制. 展开更多
关键词 金属氧化物半导体场效应晶体管 ^60Coγ辐照 辐射损伤 数值仿真
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基于栅控横向PNP双极晶体管的氢氛围中辐照损伤机制 被引量:3
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作者 缑石龙 马武英 +4 位作者 姚志斌 何宝平 盛江坤 薛院院 潘琛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第15期214-221,共8页
为了研究氢气与辐射感生产物之间的作用关系,以栅控横向PNP双极晶体管为研究对象,分别开展了氢气氛围中浸泡后的辐照实验和辐照后氢气氛围中退火实验,结果表明:氢气进入双极晶体管后会使其辐照损伤增强,并且未浸泡器件辐照后在氢气中退... 为了研究氢气与辐射感生产物之间的作用关系,以栅控横向PNP双极晶体管为研究对象,分别开展了氢气氛围中浸泡后的辐照实验和辐照后氢气氛围中退火实验,结果表明:氢气进入双极晶体管后会使其辐照损伤增强,并且未浸泡器件辐照后在氢气中退火也会使晶体管辐射损伤增强.基于栅扫描法分离的辐射感生产物结果表明,氢气进入晶体管会使得界面陷阱增多,氧化物陷阱电荷减少,主要原因是氢气进入氧化层会与辐射产生的氧化物陷阱电荷发生反应,产生氢离子,从而使界面陷阱增多.基于该反应机理,建立了包含氢气反应和氢离子产生机制的低剂量率辐照损伤增强效应数值模型,模型仿真得到的界面陷阱及氧化物陷阱电荷面密度数量级和变化趋势均与实验结果一致,进一步验证了氢气在双极器件中辐照反应机理的正确性,为双极器件辐照损伤机制研究和在氢氛围中浸泡作为低剂量率辐射损伤增强效应加速评估方法的建立提供了参考和理论支撑. 展开更多
关键词 栅控晶体管 氢气 低剂量率辐照损伤增强效应 界面陷阱 氧化物陷阱电荷
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西安200MeV质子应用装置200MeV质子辐照CCD的实验结果与分析 被引量:2
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作者 王祖军 薛院院 +6 位作者 王迪 焦仟丽 刘卧龙 杨业 赵铭彤 王忠明 陈伟 《现代应用物理》 2021年第2期93-99,共7页
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1×10^(10) cm^(-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... 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1×10^(10) cm^(-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。 展开更多
关键词 电荷耦合器件 质子辐照 位移损伤 电离损伤 损伤机理
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GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池不同能量质子辐照损伤模拟 被引量:8
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作者 李俊炜 王祖军 +5 位作者 石成英 薛院院 宁浩 徐瑞 焦仟丽 贾同轩 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期289-299,共11页
以GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,开展了能量为0.7, 1, 3, 5, 10 MeV的质子辐照损伤模拟研究,建立了三结太阳电池结构模型和不同能量质子辐照模型,获得了不同质子辐照条件下的I-V曲线,光谱响应曲线,结合已有实验结果验证了本文... 以GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,开展了能量为0.7, 1, 3, 5, 10 MeV的质子辐照损伤模拟研究,建立了三结太阳电池结构模型和不同能量质子辐照模型,获得了不同质子辐照条件下的I-V曲线,光谱响应曲线,结合已有实验结果验证了本文模拟结果,分析了三结太阳电池短路电流、开路电压、最大功率、光谱响应随质子能量的变化规律,利用不同辐照条件下三结太阳电池最大输出功率退化结果,拟合得到了三结太阳电池最大输出功率随位移损伤剂量的退化曲线.研究结果表明,质子辐照会在三结太阳电池中引入位移损伤缺陷,使得少数载流子扩散长度退化幅度随质子能量的减小而增大,从而导致三结太阳电池相关电学参数的退化随质子能量的减小而增大.相同辐照条件下,中电池光谱响应退化幅度远大于顶电池光谱响应退化幅度,中电池抗辐照性能较差,同时中电池长波范围内光谱响应的退化幅度比短波范围更大,表明中电池相关电学参数的退化主要来源于基区损伤. 展开更多
关键词 三结太阳电池 辐照缺陷 质子辐照模型 数值模拟
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半导体激光器辐照损伤效应实验研究进展 被引量:6
12
作者 王祖军 宁浩 +7 位作者 薛院院 徐瑞 焦仟丽 刘敏波 姚志斌 马武英 盛江坤 董观涛 《半导体光电》 CAS 北大核心 2020年第2期151-158,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 半导体激光器 辐照损伤 总剂量效应 位移效应 阈值电流 斜率效率
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基于电荷泵技术的栅控横向晶体管在氢氛围中的辐照损伤增强机制
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作者 缑石龙 马武英 +4 位作者 姚志斌 何宝平 盛江坤 王祖军 薛院院 《现代应用物理》 2022年第1期164-171,共8页
以栅控横向PNP(gate-controlled lateral PNP,GCLPNP)晶体管为载体,开展了在不同浓度氢氛围中的辐照实验,研究了氢气对双极器件总剂量辐射效应的影响规律。并利用电荷泵技术,分离得到GCLPNP晶体管辐照后产生的界面陷阱浓度和氧化物陷阱... 以栅控横向PNP(gate-controlled lateral PNP,GCLPNP)晶体管为载体,开展了在不同浓度氢氛围中的辐照实验,研究了氢气对双极器件总剂量辐射效应的影响规律。并利用电荷泵技术,分离得到GCLPNP晶体管辐照后产生的界面陷阱浓度和氧化物陷阱电荷浓度,总结出氢氛围中辐照损伤的微观机制。实验结果表明,与空气中的辐照实验相比,GCLPNP晶体管在氢气中辐照会使放大倍数减小,损伤增强;且随着氢气浓度的增大,损伤程度会进一步增强,辐照在器件氧化层中产生的界面陷阱增多,氧化物陷阱电荷减少。对比辐照前后界面陷阱的能级分布图可见,在氢氛围中辐照主要增加的是深能级的界面陷阱,且氢气浓度越高,辐照产生的深能级界面陷阱越多。 展开更多
关键词 GCLPNP晶体管 电荷泵 氢气 界面陷阱 氧化物陷阱电荷
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质子辐照下4T CMOS图像传感器满阱容量退化模拟研究 被引量:6
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作者 杨勰 王祖军 +4 位作者 尚爱国 霍勇刚 薛院院 贾同轩 焦仟丽 《现代应用物理》 2021年第3期131-139,共9页
以4T CMOS有源像素图像传感器为研究对象,开展了10 MeV不同注量质子辐照导致图像传感器满阱容量性能退化模拟研究,建立了CMOS图像传感器结构模型和质子辐照模型;结合满阱容量计算模型,分析了不同注量质子辐照对光电二极管(PPD)电容、TG... 以4T CMOS有源像素图像传感器为研究对象,开展了10 MeV不同注量质子辐照导致图像传感器满阱容量性能退化模拟研究,建立了CMOS图像传感器结构模型和质子辐照模型;结合满阱容量计算模型,分析了不同注量质子辐照对光电二极管(PPD)电容、TG沟道势垒及浮置节点(FD)与衬底形成的耗尽层的影响,揭示了辐照诱导满阱容量退化机理;在CMOS图像传感器结构设计基础上,提出了抗辐射设计方案。研究结果表明,质子辐照在氧化层中引入大量的氧化物陷阱电荷和界面态,使得PPD耗尽层展宽,导致光电二极管(PPD)电容下降;质子辐照在氧化层中产生正氧化物陷阱电荷,使得TG传输门沟道Si-SiO_(2)界面处产生感应负电荷,造成TG沟道势垒下降,暗电流增加,间接导致满阱容量下降;通过增大耗尽层中的重掺杂浓度和结深,采用非均匀沟道掺杂及在光电二极管与FD节点之间加入P型注入层并增大浓度,可有效提高PPD电容抗质子辐照能力。 展开更多
关键词 4T CMOS图像传感器 质子辐照模拟 满阱容量 抗辐射设计
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CMOS图像传感器中子位移辐照损伤效应仿真模拟研究 被引量:4
15
作者 王祖军 杨勰 +7 位作者 赖善坤 薛院院 聂栩 黄港 贾同轩 何宝平 马武英 缑石龙 《现代应用物理》 2022年第3期150-157,共8页
以180 nm工艺钳位光电二极管(PPD)像素结构的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)为研究对象,通过开展CIS像素单元的器件物理建模、中子辐照损伤效应建模,分别仿真模拟了不同中子辐照注量、不同积分时间、不同缺陷类型条件下,中... 以180 nm工艺钳位光电二极管(PPD)像素结构的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)为研究对象,通过开展CIS像素单元的器件物理建模、中子辐照损伤效应建模,分别仿真模拟了不同中子辐照注量、不同积分时间、不同缺陷类型条件下,中子位移辐照损伤诱发CIS暗信号和电荷转移损失(CTI)的退化规律。仿真模拟结果表明:暗信号和CTI均随中子辐照注量增大而增大,在达到饱和阈值之前,均呈近似线性关系;在相同的中子辐照注量下,积分时间越长,暗信号越大,CTI越小;多空位中心(E_(c)-0.46 eV)、双空位中心(E_(c)-0.42eV)、C_(i)-O_(i)中心(E_(V)+0.36 eV)3种不同体缺陷对暗信号和CTI退化的影响程度不同,E_(c)-0.46 eV是诱发暗信号和CTI退化的主要因素。仿真模拟的变化趋势与辐照实验测试的变化趋势相吻合。该仿真模拟研究为深入揭示CIS中子位移辐照损伤效应机理及抗辐射加固技术研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 PPD CMOS图像传感器 位移损伤 中子辐照 暗信号 电荷转移损失 仿真模拟
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Displacement damage in optocouplers induced by high energy neutrons at back-n in China Spallation Neutron Source
16
作者 Rui Xu Zu-Jun Wang +7 位作者 Yuan-Yuan Xue Hao Ning Min-Bo Liu Xiao-Qiang Guo Zhi-Bin Yao Jiang-Kun Sheng Wu-Ying Ma Guan-Tao Dong 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期307-310,共4页
Neutron radiation experiments of optocouplers at back-streaming white neutrons(back-n)in China Spallation Neutron Source(CSNS)are presented.The displacement damages induced by neutron radiation are analyzed.The perfor... Neutron radiation experiments of optocouplers at back-streaming white neutrons(back-n)in China Spallation Neutron Source(CSNS)are presented.The displacement damages induced by neutron radiation are analyzed.The performance degradations of two types of optocouplers are compared.The degradations of current transfer ratio(CTR)are analyzed,and the mechanisms induced by radiation are also demonstrated.With the increase of the accumulated fluence,the CTR is degrading linearly with neutron fluence.The radiation hardening of optocouplers can be improved when the forward current is increased.Other parameters related to CTR degradation of optocouplers are also analyzed. 展开更多
关键词 China Spallation Neutron Source OPTOCOUPLER neutron radiation displacement damage current transfer ratio
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不同偏置条件下CMOS图像传感器质子辐照损伤效应的实验与分析 被引量:1
17
作者 聂栩 王祖军 +8 位作者 王百川 薛院院 黄港 赖善坤 唐宁 王茂成 赵铭彤 杨馥羽 王忠明 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期280-288,共9页
应用在空间辐射环境下的互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS)会受到高能质子辐照损伤,导致性能退化,严重时甚至功能失效。为了分析CIS高能质子辐照损伤机理,本文以0.18μm工艺CIS为研究对象,利用西安200 MeV质子应用装置开展了注量分别... 应用在空间辐射环境下的互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS)会受到高能质子辐照损伤,导致性能退化,严重时甚至功能失效。为了分析CIS高能质子辐照损伤机理,本文以0.18μm工艺CIS为研究对象,利用西安200 MeV质子应用装置开展了注量分别为1×10^(10)、5×10^(10)、1×10^(11)p/cm^(2)的100 MeV质子辐照实验。获得了单粒子瞬态响应的典型特征和暗信号、暗信号分布、暗信号尖峰及随机电码信号(RTS)等敏感参数的退化规律,揭示了不同偏置条件和不同注量下CIS高能质子辐照损伤的物理机制。实验结果表明:对暗信号而言,加偏置条件比未加偏置条件变化显著;质子辐照诱发的位移损伤和电离损伤引起暗信号的增大;位移损伤诱发的体缺陷诱发暗信号尖峰的产生,且随着辐照注量的增大而增多;空间电荷区中不同类型的体缺陷导致两能级和多能级RTS的产生。 展开更多
关键词 遥感与传感器 CMOS图像传感器 质子辐照 瞬态响应 暗信号 随机电码信号
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位移损伤诱发CMOS图像传感器电荷转移损失退化的理论模拟研究 被引量:4
18
作者 杨勰 霍勇刚 +3 位作者 王祖军 尚爱国 薛院院 贾同轩 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期265-273,共9页
以4T PPD(4个晶体管的钳位光电二极管)型CMOS图像传感器为研究对象,开展注量为1×10^(11),3×10^(11),5×10^(11),7×10^(11),1×10^(12) neutron/cm^(2)的中子辐照下损伤模拟的研究,建立CMOS图像传感器的器件模型... 以4T PPD(4个晶体管的钳位光电二极管)型CMOS图像传感器为研究对象,开展注量为1×10^(11),3×10^(11),5×10^(11),7×10^(11),1×10^(12) neutron/cm^(2)的中子辐照下损伤模拟的研究,建立CMOS图像传感器的器件模型和不同注量中子辐照后位移损伤的缺陷模型;采用相关双采样技术测量由亮到暗连续两帧时序脉冲下浮置节点(FD)的输出值,建立测量电荷转移损失(CTI)的模拟方法;获得CTI随中子辐照注量的变化关系,分析CTI随中子累积注量的变化规律,结合中子辐照效应实验验证中子辐照诱发CTI退化的理论模拟计算结果的有效性。研究结果表明,CMOS图像传感器的位移损伤敏感区域为空间电荷区域,中子辐照后会在空间电荷区中引入位移损伤缺陷,这些缺陷通过不断俘获和发射载流子,使信号电荷不能快速转移到FD中,造成电荷转移损失;电荷转移损失随着中子辐照注量的增加而增大,二者在一定范围内呈线性关系。 展开更多
关键词 光学器件 CMOS图像传感器 电荷转移损失 位移损伤 数值模拟 实验验证
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不同能量质子辐照诱发子电池GaAs退化模拟研究 被引量:2
19
作者 李俊炜 石成英 +1 位作者 王祖军 薛院院 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期117-124,共8页
为了研究空间辐照诱发的子电池GaAs相关参数的退化行为,以三结太阳电池的子电池GaAs为研究对象,开展了不同辐照条件下的质子辐照模拟研究,建立了子电池GaAs结构模型,得到了不同辐照能量和注量下短路电流、开路电压、转化因子、最大功率... 为了研究空间辐照诱发的子电池GaAs相关参数的退化行为,以三结太阳电池的子电池GaAs为研究对象,开展了不同辐照条件下的质子辐照模拟研究,建立了子电池GaAs结构模型,得到了不同辐照能量和注量下短路电流、开路电压、转化因子、最大功率的退化结果。利用现有实验数据,验证了不同能量质子辐照诱发的子电池GaAs的归一化最大功率随质子注量的退化。结合子电池GaAs在不同辐照条件下的最大功率退化结果,得到了归一化最大功率随位移损伤剂量的退化方程。研究结果表明:质子辐照诱发的辐照缺陷是导致子电池退化的直接原因,子电池GaAs的短路电流、开路电压、转化因子和最大功率随质子注量的增加而逐渐退化。当质子注量大于1×10^(11)cm^(-2)时,子电池GaAs的归一化电学参数的退化幅度与质子注量的对数值近似成正比,电学参数的退化随质子辐照能量的减小而逐渐增加。质子辐照诱发的子电池GaAs的外量子效率在长波长范围内的退化情况比其在短波长范围内的退化情况更严重。 展开更多
关键词 材料 GaAs子电池 不同能量质子辐照 参数退化 数值模拟 外量子效率
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Evaluating electron induced degradation of triple-junction solar cell by numerical simulation 被引量:1
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作者 LI Jun-wei WANG Zu-jun +3 位作者 SHI Cheng-ying XUE Yuan-yuan NING Hao XU Rui 《Optoelectronics Letters》 EI 2021年第5期276-282,共7页
In this paper,the degradation related parameters of GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cell induced by electron irradiation are carried out by numerical simulation.The degradation results of short-circuit current,ope... In this paper,the degradation related parameters of GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cell induced by electron irradiation are carried out by numerical simulation.The degradation results of short-circuit current,open-circuit voltage,maximum power have been investigated,and the degradation mechanism is analyzed.Combining the degradation results,the degradation of normalized parameters versus displacement damage dose is obtained.The results show that the degradation increases with the increase of the electron fluence and electron irradiation energy.The degradation normalized related parameters versus displacement damage dose can be characterized by a special curve that is not affected by the type of irradiated particles.By calculating the annual displacement damage dose and the on-orbit operation time of special space orbit,the degradation of normalized parameters can be obtained with the fitting curve in the simulation.The study will provide an approach to estimate the radiation damage of triple-junction solar cell induced by space particle irradiation. 展开更多
关键词 Evaluating electron induced degradation of triple-junction solar cell by numerical simulation
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