Россия
, Россия
УДК 621.3 Электротехника
Радиационное воздействие космического пространства оказывает влияние на радиоэлектронную аппаратуру и изменяются их характеристики. В работе рассматривается моделирование процесса движения дырок, сгенерированных в оксиде, которые вызывают локальную деформацию потенциального поля решетки. Скачки поляронов делают движение дырок дисперсным и сильно зависящим от температуры и толщины оксида. В статье приводятся температурные зависимости сдвига напряжения после единичного импульса излучения. При перемещении дырок к границе Si/SiO2 часть дырок захватывается ловушками. Эффект влияния сечения захвата на увеличение дырок в ловушках заметен в электрической зависимости роста числа оксидных ловушек сразу после облучения. В работе построены графики зависимости сдвига порогового напряжения из-за оксидных ловушек от электрического поля в оксиде. Сразу после своего появления заряд оксидных ловушек начинает нейтрализовываться. Для исследования данного процесса построены временные, температурные и электрические зависимости, показано отношение захваченных электронов к количеству захваченных дырок для технологий сухого и влажного подзатворного оксида при разных толщинах оксида. Таким образом показано влияние температурных и радиационных воздействий на движения дырок и оксидных ловушек в полупроводниковых структурах.
Электронная компонентная база, полупроводники, радиационное воздействие космического пространства, оксидные ловушки, моделирование процессов
1. Уткин, Д.М. Проектирование функциональных блоков, функционирующих в условиях радиационного воздействия / Д.М. Уткин, В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2014. - № 1. – С. 26-29.
2. Зольников, В.К. Методика проектирования современной микрокомпонентной базы с учетом одиночных событий радиационного воздействия / В.К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2012. - № 3. – С. 5-8.
3. Исследование воздействия электронов, нейтронов и гамма-квантов на выходные характеристики трёхкаскадных фотоэлектрических преобразователей на основе AIIIBV/GE / М.В. Рябцева, А.С. Петров, Г.С. Воеводкин [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2021. - № 2. – С. 16-22.
4. POSS Polyimide Sealed Flexible Triple-Junction GaAs Thin-Film Solar Cells for Space Applications / M. Qian, X. Mao, M. Wu [et al.] // Advanced Materials Technologies. – 2021. – Vol. 6(12). – C. 2100603. – DOI: 10.1002/admt.202100603.
5. Мустафаев, Г.А. Распределение заряда в системе AL2O3 - SIO2 при воздействии ионизирующих излучений / Г.А. Мустафаев, А.Г. Мустафаев, Н.В. Черкесова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - № 13. - С. 329-337. - DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.329.
6. Моделирование характеристик субмикронных структур "кремний на изоляторе" с учетом радиационных эффектов / К.А. Насеткин, М.С. Муравьев, Г.М. Алимирзоев [и др.] // Научно-технический вестник Поволжья. - 2019. - № 7. - С. 127-130.
7. Soft x-ray detection for small satellites with a commercial CMOS sensor at room temperature / S. Tammes, T. Roth, P. Kaaret // Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. – 2020. – Vol. 6(4). – C. 046004. – DOI: 10.1117/1.JATIS.6.4.046004.
8. Cyclotrons based facilities for single event effects testing of spacecraft electronics / V.S. Anashin, P.A. Chubunov, A.S. Bychkov [et al.] // CYC 2019 - Proceedings of the 22nd International Conference on Cyclotrons and their Applications. – 2020. - Pp. 350-354. – DOI: 10.18429/JACoW-Cyclotrons2019-FRA04.
9. Modeling and simulating of radiation effects on the performance degradation of GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cells induced by different energy protons / J.-W. Li, Z.-J. Wang, C.-Y.Shi [et al.] // Wuli Xuebao/Acta Physica Sinica. – 2020. – Vol. 69(9). – C. 098802. – DOI: 10.7498/aps.69.20191878.
10. Деградация p-канальных МОП-транзисторов при воздействии термоэлектрических нагрузок и ионизирующего излучения / А.С. Петров, К.И. Таперо, М.С. Петров, Г.М. Мосина // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2016. - № 2. – С. 17-20.
11. Ушаков, П.А. Исследование радиационной стойкости микросхем серии ADG4XX к воздействию ионизирующего излучения по эффектам поглощенной дозы / П.А. Ушаков, К.О. Максимов, А.А. Дедюхин // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. - 2019. - Т. 22, № 4. - С. 73-82. - DOI: 10.22213/2413-1172-2019-4-73-82.
12. Петров, А.С. Исследование влияния низкоинтенсивного облучения при повышенной температуре на деградацию БИКМОП операционных усилителей / А.С. Петров, К.И. Таперо, В.Н. Улимов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2018. - № 1. – С. 31-34.
13. Адаптированная методика оценки радиационной деградации фотоэлектрических преобразователей концентрированного солнечного излучения и их каскадов на базе INGAP, INGAAS И GE / Г.С. Воеводкин, М.В. Рябцева, И.В. Бадурин [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2021. - № 3. – С. 5-10.
14. Одиночные радиационные эффекты в диодах Шоттки при воздействии тяжелых заряженных частиц / А.С. Ватуев, В.В. Емельянов, В.К. Зольников [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2018. - № 1. – С. 17-23.
15. On improving the radiation resistance of gallium oxide for space applications / D.A. Bauman, A.I. Borodkin, A.A. Petrenko [et al.] // Acta Astronautica. – 2021. – Vol. 180. – Pp. 125-129. – DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.12.010.
16. Graphene-based reversible metal electrodeposition for dynamic infrared modulation / M. Li, D. Liu, H. Cheng // Journal of Materials Chemistry C. – 2020. -Vol. 8(25). – C. 8538-8545. – DOI: 10.1039/d0tc00244e.
17. Impact of gamma-ray irradiation on dynamic characteristics of Si and SiC power MOSFETs / S. Krishnamurthy, R. Kannan, C.C. Kiong [et al.] // International Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2019. – Vol. 9(2). – Pp. 1453-1460. – DOI: 10.11591/ijece.v9i2.pp1453-1460.
18. Rodbell, K.P. Low-Energy Protons - Where and Why 'Rare Events' Matter / K.P. Rodbell // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2020. – Vol. 67(7). – C. 9061008. - Pp. 1204-1215. – DOI: 10.1109/TNS.2020.2986642.
19. Петров, А.С. Радиационно-индуцированная деградация биполярных транзисторов при высокотемпературном гамма-облучении / А.С. Петров, К.И. Таперо, С.К. Труфанов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2020. - № 1. – С. 5-8.
20. Зольников, В.К. Модель оценки параметров надежности технических систем при воздействии радиации и её интеграция в общий маршрут проектирования / В.К. Зольников, Д.М. Уткин // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2014. - № 1. – С. 30-34.
21. Зависимость кинетики радиационного дефектообразования от энергии, поглощенной в Si и Sic, при воздействии быстрых заряженных частиц / В.В. Козловский, А.Э. Васильев, В.В. Емцев [и др.] // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2019. - № 12. - С. 20-24. - DOI: 10.1134/S1028096019120173.
22. Single Event Effect Sensitivity Analysis of SiC Device / Q. Yu, S. Cao, H. Zhang [et al.] // Yuanzineng Kexue Jishu/Atomic Energy Science and Technology. – 2019. – Vol. 53(10). – Pp. 2114-2119. – DOI: 10.7538/yzk.2019.53.10.2114.
23. Galloway, K.F. Interaction of Radiation with Semiconductor Devices / K.F. Galloway, R.D. Schrimpf // Extreme Environment Electronics. – 2017. - Pp. 79-91. – DOI: 10.1201/b13001-9.
24. Analysis of SEGR in silicon planar gate super-junction power MOSFETS / K. Muthuseenu, H.J. Barnaby, K.B. Bu-Khasan [et al.] // IEEE Transactions on Nuclear Science. - 2021. – Vol. 68, № 5. - С. 611-616. - DOI: 10.1109/TNS.2021.3053168.
25. Development of Configurable Static Random Access Memory (SRAM) for Space Applications [et al.] / K. Padmapriya, S. Prasad Bondapalli, B.K.S.V.L. Varaprasad // 2021 4th International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies, ICECCT 2021. – 2021. – DOI: 10.1109/ICECCT52121.2021.9616927.
26. Saxena, S. Broadband THz transmission characteristics of common polymers and semiconductors / S. Saxena, S. Bagchi, J.A. Chakera // 2019 Workshop on Recent Advances in Photonics, WRAP 2019. – 2019. – C. 9013711. – DOI: 10.1109/WRAP47485.2019.9013711.
27. Impact of gamma-ray irradiation on dynamic characteristics of Si and SiC power MOSFETs / S. Krishnamurthy, R. Kannan, C.C. Kiong [et al.] // International Journal of Electrical and Computer Engineering. – 2019. – Vol. 9(2). – Pp. 1453-1460. – DOI: 10.11591/ijece.v9i2.pp1453-1460.
28. An overview of GaN FET Technology, Reliability, Radiation and Market for future Space Application / M. Carbone, F.J. Pinto Marin, E.P. Lapena [et al.] // 2019 European Space Power Conference, ESPC 2019. – 2019. – C. 8932067. – DOI: 10.1109/ESPC.2019.8932067.
29. Материалы на основе твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия для экстремальной электроники: монокристаллы, эпитаксиальные пленки / Г.Д. Кардашова, Г.К. Сафаралиев, С.У. Ризаханова, Д.Ш. Дибиргаджиев // Мониторинг. Наука и технологии. - 2021. - № 2 (48). - С. 76-80. - DOI: 10.25714/MNT.2021.48.010.
30. Experimental study on the total ionizing dose effects of nonvolatile RRAM / S. Chang, S. Yang, X. Wen [et al.] // He Jishu/Nuclear Techniques. – 2020. – Vol. 43(12). – C. 120502. – DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.120502.
31. Schwartz, M. Assessing the effects of radiation on GaN semiconductors for COTS space applications / M. Schwartz, J.M. Horack, E.K. Newton // Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC. – 2019. – Vol. 2019-October. - C. IAC-19_C2_6_3_x51275.
32. Study of radiation resistance property of a- IGZO thin film transistors / G.K. Dayananda, R.C. Shantharama, A. Jayarama, H.J. Kim // 2016 IEEE International Conference on Recent Trends in Electronics, Information and Communication Technology, RTEICT 2016 – Proceedings. – 2017. – C. 7808148. – Pp. 1816-1819. – DOI: 10.1109/RTEICT.2016.7808148.
33. Single event effect characteristics analysis of typical circuit elements in spacecraft power systems / W. Zhao, C. He, W. Chen [et al.] // International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE. – 2017. -Vol. 7. – DOI: 10.1115/ICONE25-67728.
