纳米器件空间辐射效应机理和模拟试验技术研究进展

电子器件空间辐射效应是影响航天器在轨长期可靠运行的重要因素之一,一直是国际上抗辐射加固技术领域研究的热点和难点.高可靠、高集成度、高性能、低功耗、低成本是未来新一代先进电子系统发展的必然要求,采用更高性能的抗辐射加固纳米器件是必然的趋势.本文在深入调研国内外研究现状的基础上,分析了纳米器件辐射效应面临的新问题.纳米工艺存在着很多不同于大尺寸工艺的特点,沟道长度缩小到十几个纳米,栅氧化层等效厚度小于1 nm.在工艺上引入了纵向逆掺杂阱或横向晕环掺杂技术,以降低栅极诱导漏极漏电效应;在材料上引入了多元半导体材料、应变硅、锗硅、高k栅介质、金属栅极等,以降低器件功耗;在结构上引入了三维Fin FET结构,以增强栅的控制能力.这种趋于物理极限的工艺特点、新材料和新结构的采用产生了许多新的辐射效应现象和机制,模拟试验技术更加复杂,给抗辐射加固技术研究带来了新的挑战.本文综述了纳米器件辐射效应的研究现状和趋势,重点针对28 nm及以下特征工艺纳米器件辐射效应研究及模拟试验的需求,提出了需要研究的科学问题和关键技术,希望能为纳米器件抗辐射加固与空间应用提供参考.     

核与空间辐射效应模拟试验技术研究

在天然与人为辐射环境中,辐射可能在电子器件中引发瞬时电离、单粒子、位移损伤、总剂量等多种辐射效应,导致器件性能退化、功能异常、故障甚至损毁,是制约电子器件及所属系统长期、稳定、可靠工作的关键.核与空间辐射效应模拟试验技术是抗辐射加固的基础,可用于研究辐射效应机理、检验抗辐射加固方法有效性,是提升电子器件和系统抗辐射能力不可或缺的重要手段.本文从瞬时电离辐射效应模拟试验技术、空间单粒子效应模拟试验技术、位移损伤效应模拟试验技术、总剂量效应模拟试验技术四个方面出发,梳理了辐射效应研究和模拟试验装置现状,结合微电子工艺的发展趋势,分析提炼需要重点关注的科学问题与技术问题,为抗辐射加固技术创新发展提供参考.