为探讨不同剂量 1 064 nm激光照射后猪皮肤组织损伤效应和修复的规律，为扩大激光的临床应用提供指导，本文采用基模光纤激光器输出不同功率 1 064 nm的连续激光，通过方格阵列法对活体猪皮肤进行单次照射，剂量由小到大依次照射后，即刻观察皮肤损伤反应并计算其发生率，采用加权概率单位法计算损伤阈值 ED50，并在照后 6 h至 28 d动态观察激光皮肤损伤斑的愈合情况和病理形态学变化。随着激光辐照剂量的增加，皮肤损伤由轻到重依次出现红斑、白斑和焦斑等不同类型的损伤斑。剂量低于 70.0 J/cm2时，猪皮肤损伤表现为可逆的红斑反应；剂量为 192.2 J/cm2时，猪皮肤损伤以焦斑为主（发生率约为 51.4 %）；而剂量为 425.0 J/cm2时，猪皮肤焦斑发生率可达到 100.0%。1 064 nm激光致猪皮肤损伤阈值 ED50为 50.8 J/cm2。病理形态学观察结果显示，照射后 3～28 d，各照射组创面均出现不同程度的修复趋势，但这种趋势随着照射强度的增加而趋于减弱，且高于 192.2 J/cm2的激光辐照组恢复趋势缓慢。小型猪皮肤经 1 064 nm激光照射后，辐照剂量越大，皮肤损伤越重，组织修复趋势越慢，显示出较好的量效关系。本研究为激光皮肤损伤和修复过程的医疗应用提供了重要的试验和理论依据。

光敏晶体管是空间飞行器光电编码器中的重要组成部分, 对空间高能质子引起的位移损伤效应较为敏感。文章通过试验获得了光敏管的核心参数输出电流与质子能量、位移损伤剂量、工作状态、屏蔽材料的关系。在50、60、70、92 MeV四种能量的质子辐照下, 器件输出电流及光电转换效率最大下降80%。晶体管内部光敏二极管初始光电流的下降和晶体管电流增益的下降共同作用造成了输出电流随位移损伤剂量的增加不断衰减。不锈钢和三明治屏蔽结构对60 MeV能量质子几乎没有遮挡效果。通过提高输入光照强度, 增大初始光电流, 可以降低位移损伤效应的影响。另外, 采用PIN型光电二极管, 增大耗尽区面积, 也是可行的加固方法之一。

针对典型卫星轨道辐射环境下激光二极管（LD）的可靠性评估问题，对自研的975 nm GaAs基量子阱（QW）LD开展了10 MeV质子、3×10⁸~3×10¹¹ cm^-2注量的地面模拟辐照实验。结合蒙特卡罗软件仿真模拟和数学分析方法，全面研究了器件位移损伤退化规律，以及不同注量、不同辐照缺陷对器件功率特性、电压特性和波长特性等关键参数的影响。结果显示，质子辐照会引入非辐射复合中心等缺陷并破坏界面结构，导致载流子浓度降低、光电限制能力下降，宏观上体现为器件阈值电流增加、输出功率下降、波长红移和单色性受损。同时，3×10¹⁰ cm^-2以上注量的10 MeV质子等效位移损伤剂量辐照会对975 nm QW LD性能产生较大影响。

对基于GaN的DC/DC变换器进行了总剂量、单粒子及耦合辐照效应研究,讨论了DC/DC变换器在特定负载及电压条件下,输出电压、输出电流、输出效率随不同辐照条件的变化。试验结果表明,使用GaN MOSFET开关管的DC/DC变换器在总剂量、单粒子及耦合辐照条件下,均表现出了优异的抗辐照性能,即输出电压、输出电流、输出效率等性能在三种辐照条件下均没有发生明显的退化。该DC/DC变换器实现了抗总剂量辐照能力大于1 kGy(Si)和抗单粒子LET≥75 MeV·cm2·mg-1,表明使用基于GaN的DC/DC变换器未来可广泛应用于航空、航天等供电系统领域。

电荷耦合器件(CCD)是用于空间光电系统可见光成像的图像传感器, 在空间应用环境下受辐射效应作用导致 CCD性能退化甚至失效。对于 CCD空间辐射效应的地面模拟试验研究, 辐照试验中 CCD采用合适的偏置条件是分析其空间辐射损伤的必要措施。由于 CCD对质子辐照导致的电离总剂量效应和位移损伤效应均非常敏感, 因此针对 CCD空间应用面临的电离总剂量效应和位移损伤效应威胁, 开展不同辐照偏置下 CCD的辐射效应及损伤机理研究。针对一款国产埋沟 CCD器件, 开展不同偏置条件下的 γ射线和质子辐照试验, 获得了 CCD的暗电流、光谱响应等辐射敏感参数的电离总剂量效应, 位移损伤效应退化规律以及辐照偏置对 CCD辐射效应的影响机制。研究表明, γ射线辐照下 CCD的偏置产生重要影响, 质子辐照下没有明显的偏置效应。根据 CCD结构和辐照后的退火试验结果, 对 CCD的辐射效应损伤机理进行分析。

基于第六代 650 V碳化硅结型肖特基二极管 (SiC JBS Diode)和第三代 900 V碳化硅场效应晶体管 (SiC MOSFET), 开展 SiC功率器件的单粒子效应、总剂量效应和位移损伤效应研究。 20~80 MeV质子单粒子效应实验中, SiC功率器件发生单粒子烧毁 (SEB)时伴随着波浪形脉冲电流的产生, 辐照后 SEB器件的击穿特性完全丧失。 SiC功率器件发生 SEB时的累积质子注量随偏置电压的增大而减小。利用计算机辅助设计工具 (TCAD)开展 SiC MOSFET的单粒子效应仿真, 结果表明, 重离子从源极入射器件时, 具有更短的 SEB发生时间和更低的 SEB阈值电压。栅 -源拐角和衬底 -外延层交界处为 SiC MOSFET的 SEB敏感区域, 强电场强度和高电流密度的同时存在导致敏感区域产生过高的晶格温度。 SiC MOSFET在栅压偏置 (UGS =3 V,UDS =0 V)下开展钴源总剂量效应实验, 相比于漏压偏置 (UGS =0 V,UDS =300 V)和零压偏置 (UGS =UDS =0 V), 出现更严重的电学性能退化。利用中带电压法分析发现, 栅极偏置下氧化层内的垂直电场提升了陷阱电荷的生成率, 加剧了阈值电压的退化。中子位移损伤会导致 SiC JBS二极管的正向电流和反向电流减小。在漏极偏置下进行中子位移损伤效应实验, SiC MOSFET的电学性能退化最严重。该研究为空间用 SiC器件的辐射效应机理及抗辐射加固研究提供了一定的参考和支撑。

针对半导体器件中的氧化物由于辐射电离损伤所产生的界面陷阱和体缺陷的模型，采用向后欧拉方法处理时间离散，采用线性化的方法处理带反应项的非线性漂移扩散反应方程，完成了氧化金属–绝缘层–半导体结构(MIS)中二氧化硅层产生界面缺陷和体缺陷的数值模拟。该算法在三维并行自适应有限元软件平台(PHG)上编程实现，模拟的数值结果与电离损伤实验中所出现的低剂量增强效应和在不同氢气浓度条件下的数据相符合。针对模拟结果给出了对应模型的结果分析。