杨 勰， 王祖军， 尚爱国， 霍勇刚， 薛院院， 贾同轩， 焦仟丽

(1. 西安高科技研究所， 西安 710025； 2. 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室， 西安 710024； 3. 湘潭大学 材料科学与工程学院， 湘潭 411105)

目前，主流的可见光固态图像传感器有电荷耦合器件(charge couple device，CCD)和互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor， CMOS)图像传感器2种。与CCD相比，CMOS图像传感器具有功耗低、集成度高和价格低等优点[1-5]。近些年随着背照式和堆栈式等新型CMOS图像传感器技术的进步，CMOS图像传感器将成为星敏感器、太阳敏感器和空间遥感等光学成像系统中不可替代的核心器件[1-6]。然而在未来星际空间的探索中，器件面临恶劣的辐射环境，可能会造成器件短暂性或永久性辐照损伤，甚至使CMOS图像传感器功能失效，这将严重影响到航天器的成像性能[1-2]。

国内外均开展了CMOS图像传感器质子辐照损伤相关研究，但主要以实验研究为主，仿真模拟研究开展较少，且大部分研究集中在暗电流、图像噪声、暗电流非均匀性、饱和输出和转化增益等参数随质子辐照注量变化规律方面[5-9]，对图像传感器满阱容量性能退化及抗辐射设计研究较少。满阱容量是指能够存储在PPD内的最大电荷量，满阱容量下降会导致图像传感器的动态范围、信噪比及灵敏度等性能退化[10]。然而，已开展的辐照实验并未揭示质子辐照导致图像传感器满阱容量下降机理。与实验相比，理论模拟可直观揭示质子辐照下满阱容量与像素内部结构及工艺参数的关联，在CMOS图像传感器辐射损伤评估及抗辐射加固技术方面具有独特的优势。……