先進半導體材料及器件的輻射效應

內(nèi)容概要

本書在介紹輻射環(huán)境、空間應用器件的選擇策略以及半導體材料和器件的基本輻射效應機理的基礎上，介紹IV族半導體材料、GaAs材料、硅雙極器件以及MOS器件的輻射損傷，接著介紹了基于GaAs材料輻射加固的場效應晶體管及空間應用的光電子器件，最后對先進半導體材料及器件的應用前景進行展望。    本書特別強調(diào)輻射效應的基本物理，介紹的內(nèi)容反映當前半導體材料及器件輻射效應和輻射加固技術研究的最新進展，對于相關領域的研究及應用均具有重要的參考價值。    本書適合于從事空間技術及高能物理研究和應用，以及從事輻射加固半導體器件及制造等領域的廣大科技人員閱讀，也可以作為相關領域研究生及大學生的教學參考書。

書籍目錄

符號表希臘符號表第1章　輻射環(huán)境及器件選擇策略　1.1  引言　1.2  輻射環(huán)境　　1.2.1  空間環(huán)境　　1.2.2  高能物理實驗　　1.2.3  核環(huán)境　　1.2.4  天然環(huán)境　　1.2.5  加工工藝引入的輻射　1.3  器件選擇策略　1.4  小結第2章　半導體材料及器件的基本輻射損傷機理　2.1  引言　2.2　基本損傷機理　　2.2.1  計量單位　　2.2.2  電離損傷　　2.2.3  位移損傷　2.3  輻射損傷對器件特性的影響　　2.3.1  電離損傷　　2.3.2  位移損傷　2.4　微觀輻射損傷的譜學研究　　2.4.1  電子順磁共振（EPR）　　2.4.2  深能級瞬態(tài)譜（DLTS）　　2.4.3  光致發(fā)光譜（PL）  2.5  小結第3章　Iv族半導體材料中的位移損傷　3.1  引言　3.2  硅的位移損傷　　3.2.1  硅的輻射缺陷　　3.2.2  輻射缺陷對硅器件的影響　　3.2.3  襯底及器件的加固　　3.2.4  硅輻射缺陷的小結  3.3  鍺的位移損傷　　3.3.1  Ge的潛在應用　　3.3.2  Ge的低溫輻照　　3.3.3  Ge的室溫輻照　　3.3.4  輻射損傷對Ge材料及器件的影響　　3.3.5  Ge輻射缺陷的小結  3.4  SiGe合金的位移損傷　　3.4.1  SiGe材料的性質(zhì)及應用　　3.4.2  SiGe的輻射損傷　　3.4.3  SiGe加工工藝引入的輻射損傷　　3.4.4  SiGe器件的輻射損傷　　3.4.5  SiGe合金輻射損傷小結  3.5  Ⅳ族半導體總的小結第4章　GaAs的輻射損傷　4.1  引言　4.2　基本符號及定義　4.3  GaAs中原生的及輻射引入的點缺陷　　4.3.1  GaAs中的原生點缺陷　　4.3.2  GaAs中的基本輻射缺陷　　4.3.3  GaAs中中子及離子引入的輻射缺陷……第5章　硅雙極工藝的究竟輻射效應第6章　硅MOS器件的輻射損傷第7章　基于GaAs的輻射加固效應晶體管第8章　用于究竟的光電子器件第9章　先進半導體材料及器件的前景展望參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　輻射環(huán)境及器件選擇策略　　1.1　引言　　半導體器件及材料在工作時所遭受的輻射量，主要取決于輻射環(huán)境以及它們的工作條件。在空間及軍事應用中，存在苛刻的輻射環(huán)境。而在器件制造過程中，甚至在地面上的一般工作情況下，器件也可能遭受電離輻射的影響。因此，在1.2節(jié)中簡潔地評述不同的輻射環(huán)境，并指出器件面臨的典型粒子譜，但只是描述一些重要的性質(zhì)，當需要時將在有關的章節(jié)中給出更多的細節(jié)。另一個重要的問題是，現(xiàn)在越來越趨向于采用貨架(COTS)方法設計衛(wèi)星及空間計劃中所用的系統(tǒng)。這種COTS方法涉及到器件選擇策略，將在1.3節(jié)中予以介紹?！　?.2　輻射環(huán)境　　通常，輻射環(huán)境可以劃分為以下幾種：　　·空間；　　·高能物理實驗；　　·核環(huán)境；　　·天然環(huán)境；　　·加工工藝引入輻射?！　∶糠N環(huán)境都有它的粒子譜及能量分布。不同環(huán)境之間可以產(chǎn)生相互作用，例如，在器件制造過程中形成的損傷會影響在空間飛行器中的器件特性。有關輻射環(huán)境的詳細討論可以參閱參考文獻，本書只對一些關鍵的問題作簡短的評述?！　?.2.1　空間環(huán)境　　在空間環(huán)境中主要有以下幾種帶電粒子：　　·范·艾倫帶中捕獲的質(zhì)子及電子；　　·地磁層中捕獲的重離子；　　·宇宙射線中的質(zhì)子及重離子；　　·太陽耀斑產(chǎn)生的質(zhì)子及重離子。　　這些輻射源的輻射水平強烈地依賴于太陽的活動。太陽的活動周期通常分為2個主要階段，即太陽最小和太陽最大。太陽周期平均為ll年，其中太陽最小為4年，太陽最大為7年。也曾報道過太陽最小為9年，而太陽最大達l3年的。采用輻射環(huán)境的模型，必須考慮到太陽活動的周期?！　》丁ぐ瑐悗ё钤缡怯煞丁ぐ瑐惣捌浜献髡咴谔诫U工作中發(fā)現(xiàn)的，它主要由地磁場中捕獲的高達幾兆電子伏的電子以及高達幾百兆電子伏的質(zhì)子組成，其中只有很少百分比像O+這樣的重粒子。從幾百千米到6000千米的低空稱為“內(nèi)帶”，有高能電子的6000km以上的高空稱為“外帶”。一旦帶電粒子被捕獲，洛倫茲力便控制它們在地磁層中的運動?！　妮椛溆^點看，電離總劑量(TID)是一個嚴重的問題，因為在空間飛行的壽命時間內(nèi)，它可以達到幾十萬拉德(Si)。對于劑量的詳細計算，必須考慮衛(wèi)星的高度、傾角以及采用的屏蔽措施。在范·艾倫“內(nèi)帶”中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)子，它們對MIR工作站及往返飛行是重要的。除了TID以外，另外的現(xiàn)象是單次事件翻轉(SEU)。Da·ly等用輻射帶的一些模型對這些問題作了很多的評估，這些模型是AP.8及AE.8，其中：“P”指同質(zhì)子相關，“E”指同電子相關，“8”是模型的版本號。最初，對這些模型(它用太陽最小及太陽最大二者進行設計)的研究是為了簡單的總劑量應用，而不是為了同單次事件翻轉、充電或非軌道飛行相關的一些更復雜的問題。最近l0年，從空間飛行器和衛(wèi)星中收集到大量的資料發(fā)現(xiàn)，必須特別注意南大西洋的近點距離(SAA)，它是內(nèi)區(qū)的內(nèi)邊。

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