为了深入研究 H2和 H2O进入氧化层后对双极器件辐射效应的影响机制, 以栅控双极晶体管为研究载体, 分别开展了不同浓度 H2浸泡中的辐照试验和温湿度试验后的总剂量辐照试验。试验结果表明, 随着氢气浸泡浓度的增加, 器件的抗辐射能力逐渐降低; 而温湿度试验后, 由于水汽的进入, 器件在随后的辐照试验过程中辐射损伤呈增大趋势。在此基础上, 利用栅控栅扫描法进行氧化层辐射感生缺陷的定量分离, 发现 H2和 H2O进入器件氧化层后, 均会造成辐射感生界面陷阱电荷 Nit的增加, 并在一定程度上降低辐射感生氧化物陷阱电荷 Not的量, 结合理论分析进一步给出了 H2和 H2O造成器件损伤增强的潜在机制。研究成果对于辐射环境用电子系统的抗辐射性能评价和应用具有参考意义。

半导体激光器(LD)工作在空间辐射或核辐射环境中时, 会受到辐照损伤的影响而导致器件性能退化。文章回顾了不同时期研制的LD(从早期的GaAs LD到量子阱LD和量子点LD)在辐照效应实验方面的研究进展, 梳理了国际上开展不同辐射粒子或射线(质子、中子、电子、伽马射线)诱发LD辐射敏感参数退化的实验规律, 分析总结了当前LD辐照效应实验方法研究中亟待解决的关键技术问题, 为今后深入开展LD的辐照效应实验方法、退化规律、损伤机理及抗辐射加固技术研究提供理论指导和实验技术支持。

针对空间质子诱发CCD性能退化问题，开展了CCD质子辐照效应的三维蒙特卡罗模拟研究。采用三维蒙特卡罗软件Geant4模拟计算了不同能量质子在Si和SiO2中的射程及Bragg峰，分析了不同能量质子在材料中能量沉积的过程，并将模拟结果与相关数据进行对比，模拟误差在5%以内。根据质子与材料相互作用的物理过程，选取了合适的Lindhard分离函数，添加合适的物理过程，模拟计算了不同能量质子在SiO2中的电离能量损失和Si中的非电离能量损失，并将结果与国外相关数据进行对比。根据CCD的生产工艺参数，建立了单个像元的三维模拟模型，确定了质子辐照损伤的灵敏体积，模拟计算了不同能量质子在像元灵敏体积内的电离能量沉积与非电离能量沉积，分析了CCD不同能量质子的辐照损伤差异产生的机理。结合粒子输运计算结果与CCD质子辐照实验结果，分析了质子辐照诱发CCD辐射敏感参数退化的物理机制。

提出了光电图像传感器辐照效应参数测试需要解决的问题, 简述了光电图像传感器参数测试国际标准(EMVA1288)的原理和要求, 建立了基于EMVA1288国际标准的光电图像传感器辐照效应测试系统, 并进行了辐照试验验证。验证试验表明: 该系统能对光电图像传感器辐照前后的时域、空域和光谱类参数进行测试, 较好地解决了光电图像传感器辐照效应测试难题, 如测试效率、数据可比对、兼容和拓展性等, 具有较好的推广应用前景。

CMOS图像传感器(CIS)在空间辐射或核辐射环境中应用时, 均会受到总剂量辐照损伤的影响, 严重时甚至导致器件功能失效。文章从微米、超深亚微米到纳米尺度的不同CIS生产工艺、从3T PD(Photodiode)到4T PPD(Pinned Photodiode)的不同CIS像元结构、从局部氧化物隔离技术(LOCOS)到浅槽隔离(STI)的不同CIS隔离氧化层等方面, 综述了CIS总剂量辐照效应研究进展。从CIS器件工艺结构、工作模式和读出电路加固设计等方面简要介绍了CIS抗辐射加固技术研究进展。分析总结了目前CIS总剂量辐照效应及加固技术研究中亟待解决的关键技术问题, 为今后深入开展相关研究提供理论指导。

开展了4N49光电耦合器不同辐照偏置条件下的辐照实验,结果表明：电流传输比的下降幅度与辐照期间的偏置条件有关,处于工作状态的光电耦合器比短路状态的总剂量效应要弱,其根源是光电耦合器的LED施加了电流,而与光敏晶体管的偏置状态关系不大；电流传输比随偏置条件的变化关系是由初级光电流决定的,而CB区光响应度是初级光电流退化的主导因素。

开展了光电耦合器在0.01, 0.1, 1.0和50 rad(Si)/s四种剂量率下的伽玛射线(60Coγ)辐照实验, 结果表明: γ辐照导致光电耦合器电流传输比下降, 辐照到相同总剂量, 电流传输比下降幅度基本上随剂量率的减小而增大。在不拆封破坏光电耦合器的情况下, 通过对光电耦合器中的发光二极管I-V特性、光敏晶体管增益及初级光电流的测试, 以及耦合介质传输损耗特性的分析, 证明了导致光电耦合器电流传输比退化的主导因素是光敏晶体管C-B区光响应度的下降。

选择了四种典型双极集成电路，在两种不同剂量率下，开展了不同温度的高温辐照加速实验，测量了典型双极集成电路的辐射敏感参数在不同高温辐照下的变化规律。实验结果表明：高温辐照能够给出空间低剂量率辐射损伤增强效应的保守估计，且存在最佳辐照温度，最佳辐照温度随总剂量的增加向低温区漂移，随剂量率的增大向高温区漂移，在相同剂量率和总剂量下，输入级为NPN晶体管的双极集成电路比输入级为PNP晶体管的最佳辐照温度低。