CMOS APS质子辐照效应实验

2021-11-10李永宏赵铭彤刘昌举赵浩昱贺朝会徐江涛

现代应用物理 2021年3期

李永宏, 李洋, 杨业, 刘方, 王迪, 赵铭彤，刘昌举, 赵浩昱, 贺朝会, 徐江涛

(1. 西安交通大学核科学与技术学院，西安 710049； 2. 西北核技术研究所，西安 710024； 3. 天津大学微电子学院，天津 300072)

随着航天工业的发展，图像传感器在遥感卫星、导航卫星、通信卫星及天文观测等空间领域的应用越来越受到重视，互补金属氧化物半导体有源像素图像传感器(complementary metal-oxide-semiconductor transistor active pixel sensor，CMOS APS)具有功耗低、集成度高及低成本等优点，在遥感成像、星敏感器和太阳敏感器等卫星图像采集处理方面得到广泛应用。由于组成空间辐射环境的地球辐射带、银河宇宙射线和太阳宇宙射线中质子约占73%，能量范围从0.1～10 GeV，因此任何应用在空间系统中的器件都应考虑质子辐射环境对其性能的影响[1-2]。CMOS APS由于易驱动、低功耗及小尺寸等优势，已被广泛应用于空间成像系统，其在空间环境中的辐照效应敏感性受到了国内外学者的广泛关注[3-10]。本文使用西安200 MeV质子应用装置(Xi’an 200 MeV Proton Application Facility, XiPAF)产生的60 MeV质子对CMOS APS的质子辐照效应进行了研究，进一步揭示了CMOS APS质子辐照效应的敏感性。

设计了可用于图像传感器辐射效应在线测量的暗室系统，解决了以前每个辐照注量点的CMOS APS辐照效应参数测量需从加速器实验室移至专用的光学测量实验室进行的难题。利用该系统对CMOS APS受不同注量质子辐照后的暗信号、暗信号非均性(图像固定噪声)、光响应非均性和不同光强度下的器件平均输出等参数进行了测量。