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CCD器件的辐射损伤效应及其机理研究

文献类型:学位论文

作者李鹏伟
答辩日期2009-06-05
授予单位中国科学院研究生院
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师任迪远 、郭旗
关键词商用ccd 60coγ射线 电子束辐照 辐射损伤 敏感参数 评估方法
学位名称硕士
学位专业微电子学与固体电子学
英文摘要

随着CCD(Charge-Coupled Devises)器件在空间观察和航天器姿态控制等方面应用的增加,人们开始关注空间辐射环境对CCD器件造成的损伤效应。空间环境主要包括银河宇宙辐射、Van. Allen辐射带和太阳粒子等。运行在航天器中的CCD器件由于受到辐射环境中各种粒子(如电子、质子、重粒子等)的轰击而引起辐射损伤(如电离损伤,位移效应等)。辐射损伤影响在轨航天器的正常工作,甚至导致器件失效。因此,非常有必要开展空间辐射环境中CCD器件的损伤效应和机理研究。本文基于东芝TCD1209D线阵CCD器件,开展了60Coγ射线和不同电子束能量辐照及其退火实验,着重考察了CCD的功耗电流、输出信号波形电压和光响应灵敏度等参数的变化。主要结论如下:通过γ射线不同剂量率辐照CCD及其退火实验结果表明:相同总剂量辐照下,受较高剂量率辐照的器件损伤效应更明显,损伤最为严重。在室温和100℃退火下,CCD参数的变化特征表明:电离辐射感生氧化物电荷以及界面态的生长是导致CCD参数退化的主要原因,而室温退火条件下参数的恢复具有明显的氧化物电荷退火特征,参数在较长时间的室温退火下再次退化,说明了界面态的生长在后期退火中占主导。此外,试验过程中观察到CCD辐射感生界面态具有“后生长”效应,以及CCD无低剂量率辐照增强效应。电子束能量辐照CCD及其退火实验的结果表明:能量越大的电子辐照CCD,引起参数衰退更严重。通过哑元信号电压和复位信号电压在退火过程中的行为特征,表明CCD的电子束辐照产生了电离辐射效应。1.8MeV电子能量辐照后的光响应灵敏度在退火下的变化特性,说明此能量辐照CCD产生了位移损伤效应。此外,通过相同吸收剂量下60Coγ射线和电子束辐照CCD的比较,也表明电子辐照具有明显的两种辐射损伤效应。在空间辐射环境的运用以及CCD辐射损伤评估方法上,可以通过考察哑元信号电压和复位栅极电压的变化来研究CCD的电离辐射损伤效应;而在电子辐照损伤的研究上,可以通过考察光响应灵敏度的变化来研究位移损伤效应。

公开日期2014-10-14
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/3575]  
专题固体辐射物理研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
李鹏伟. CCD器件的辐射损伤效应及其机理研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院研究生院. 2009.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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