航天器運行所處的宇宙空間環境中存在大量射線粒子，這些粒子會在航天器電子器件中產生空間輻射效應，導致電子系統性能下降、狀態改變，甚至功能失效，影響航天器使用壽命及在軌可靠運行。航天器功能和性能要求越來越高，高可靠性、高集成度、高性能、低功耗納米電子器件的空間應用前景廣闊。納米器件趨于物理極限的材料、工藝和結構特點對空間輻射效應產生顯著影響。本書主要介紹納米器件空間輻射效應基本概念和研究現狀、納米器件所用材料的輻射損傷微觀表征、納米器件空間輻射效應新機理及可靠性、輻射損傷在納米電路中的傳播機制和加固方法、空間輻射效應重離子模擬試驗技術等內容。
主持國家自然科學基金重大項目，納米器件輻射效應機理及模擬試驗關鍵技術
目錄
叢書序
前言
第1章緒論1
1.1引言1
1.2空間輻射環境與效應1
1.2.1空間輻射環境1
1.2.2空間輻射效應3
1.3納米器件與工藝5
1.3.1新材料5
1.3.2新結構6
1.3.3新工藝7
1.4納米工藝材料、器件和電路空間輻射效應研究現狀8
1.4.1納米工藝材料空間輻射效應8
1.4.2納米器件空間輻射效應9
1.4.3納米電路空間輻射效應11
1.5本章小結12
參考文獻13
第2章先進半導體材料的輻射效應17
2.1引言17
2.2荷能離子在固體中主要的能量損失方式17
2.3材料輻射損傷類型、形成機理及實驗表征方法20
2.3.1材料輻射損傷類型及形成機理20
2.3.2材料微觀輻射損傷實驗表征方法28
2.4典型器件材料的輻射效應30
2.4.1硅材料輻射效應30
2.4.2寬禁帶半導體材料輻射效應30
2.4.3低維材料輻射效應41
2.4.4高K材料輻射效應51
2.5粒子在材料中能量沉積和輻射損傷的計算機模擬方法58
2.5.1粒子在材料中能量沉積的蒙特卡羅模擬方法58
2.5.2粒子在材料中輻射損傷的分子動力學模擬方法62
2.6本章小結67
參考文獻67
第3章納米器件總劑量效應與可靠性76
3.1引言76
3.2總劑量效應概述76
3.3納米MOSFET器件總劑量效應78
3.3.1總劑量效應對納米MOSFET器件電學參數的影響78
3.3.2納米MOSFET器件總劑量效應關鍵影響區域82
3.3.3多變量對納米MOSFET器件總劑量效應的影響84
3.4納米MOSFET器件長期可靠性99
3.4.1經時擊穿效應99
3.4.2熱載流子注入效應101
3.4.3偏置溫度不穩定效應102
3.4.4總劑量效應與電應力耦合作用104
3.5本章小結111
參考文獻112
第4章納米器件單粒子效應115
4.1引言115
4.2單粒子效應概述115
4.2.1單粒子效應實驗技術116
4.2.2單粒子效應仿真技術117
4.3納米存儲器單粒子多位翻轉118
4.3.1納米存儲器單粒子多位翻轉實驗技術118
4.3.2納米存儲器單粒子多位翻轉的影響因素124
4.4納米組合邏輯電路單粒子多瞬態154
4.4.1納米組合邏輯電路單粒子多瞬態實驗技術154
4.4.2納米組合邏輯電路單粒子多瞬態的影響因素156
4.5本章小結187
參考文獻187
第5章納米電路單粒子效應時空特征分析與加固193
5.1引言193
5.2單粒子效應時空特征193
5.2.1單粒子效應時空特征的內涵194
5.2.2單粒子效應時空特征的測量方法194
5.3納米電路單粒子效應的時間特征195
5.3.1單粒子效應時間特征測試結構與方法195
5.3.2單粒子效應時間特征測試結果及分析197
5.4納米電路單粒子效應的空間特征200
5.4.1單粒子效應空間特征測試結構與方法200
5.4.2單粒子效應空間特征測試結果201
5.4.3單粒子效應空間特征分析206
5.5考慮單粒子加固的納米電路多目標優化方法210
5.5.1基于貝葉斯優化的時序電路多目標尋優框架211
5.5.2組合電路多目標優化加固方法222
5.6本章小結232
參考文獻233
第6章重離子輻照實驗技術236
6.1引言236
6.2重離子輻照實驗技術概述236
6.2.1聚焦型重離子微束輻照238
6.2.2針孔型重離子微束輻照239
6.2.3重離子寬束輻照241
6.3重離子微束輻照實驗的關鍵技術和實驗方法243
6.3.1輻照平臺搭建243
6.3.2單粒子瞬態測試技術248
6.3.3單離子輻照實驗方法251
6.4重離子輻照實驗技術的應用254
6.4.1重離子微束輻照實驗技術的應用254
6.4.2重離子寬束輻照實驗技術的應用263
6.5新型“微束”——二次粒子敏感區定位270
6.5.1概述270
6.5.2IPEM研究271
6.6本章小結277
參考文獻277
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