周志祥

(三江学院，江苏 南京 210012)



低能质子在半导体材料Si和GaAs中的非电离能损

周志祥

(三江学院，江苏 南京 210012)

分析了新型光电器件在常规空间辐射环境下，电子器件所产生的一系列位移型损伤及对应成因。经多次对比实验发现，其位移损伤和器件失效主要由非电离能损(NIEL)所诱发。其根本损耗来源为：在低能空间状态下，库仑间的相互作用力将凸显，并逐渐占据主导地位。而当前主要采用的散射微分截面法，如Mott-Rutherford型散射法，均无法有效屏蔽核外电子间存在的库仑作用力影响，从而导致大量非电离能损产生。由此，文中结合非电离能损特性及成因，在解析算法基础上结合Monte-Carlo推衍方法，以SRIM程序模拟并推算出较精确的低能质子在半导体材料(以Si、GaAS为例)中的NIEL数值量级，同时参照薄靶近似思想改良实验。实验数据规律表明，能量总值为1 keV的低能质子材料中NIEL评测数值量级大约为GaAs质子材料的1/5、Summers数值量级的1/3，这一结果将为航天材质设计和改良提供重要的参考。

低能质子；半导体材料；NIEL非电离能损；Si、GaAs

现今航空作业当中，长时间工作的飞行器在宇宙辐射影响下，内部电子器件和光电器件将随着时间延长逐渐老化，性能降低的同时出现间歇性失灵的状况。对于卫星设备或是空间宇宙飞行器等高精度航天设备将产生致命的影响，严重情况下有可能造成作业失误、脱离轨道甚至操作系统瘫痪、飞行器失灵坠毁[1]。辐射对电子器件的影响效能中，非电离能损(NIEL)占据主导因素，使内部材质在常年辐射后逐渐变性失效。……