TDI--CCD辐射效应测试技术及总剂量效应研究
TDI-CCD在航空航天领域有着广泛的应用.同其它半导体器件一样,TDI-CCD应用于空间时会受到空间辐射环境中带电粒子(如电子、质子、重离子等)的轰击而引起辐射损伤,导致器件性能退化甚至失效,影响航天器的性能、寿命和可靠性.因此,有必要开展TDI-CCD的空间辐射效应和机理研究,为其抗辐射加固技术、评估方法的发展提供理论依据与支撑技术.
TDI-CCD辐射效应测试是辐射效应与机理的研究与试验必不可少的条件和基础.TDI-CCD的测试比较复杂,涉及到光、机、电等多种技术.因此,本论文针对TDI-CCD辐射效应研究的要求,确定了测试方案,并以此为依据开发了TDI-CCD辐射效应测试电路硬件,编写了测试软件,实现了TDI-CCD器件性能参数的全面定量化测试.基于该测试系统,对某国产埋沟4096*96型TDI-CCD器件,开展了60Co-γ射线和电子束辐射效应研究.主要考查了器件电荷转移效率、光谱响应、暗信号、光响应非均匀性、固定图像噪声、饱和输出信号等参数随辐照剂量及退火时间的变化关系,获得了器件参数随辐照剂量及退火时间的变化规律.最后,根据已有的半导体辐射损伤理论和试验结果,讨论了器件的辐射敏感参数变化与器件内部结构辐射损伤的物理关系,分析了器件的辐射损伤机理.
通过论文的研究工作,得到如下结论:
1)氧化物陷阱电荷、界面陷阱电荷以及位移缺陷均会引起器件的暗信号退化.且60Co-γ射线和电子束辐照后,常温退火试验中均发现明显的界面陷阱电荷"后生长"现象.
2)器件的电荷转移效率、固定图像噪声参数对电离辐射损伤不敏感,受位移损伤的影响较大.并分析认为电荷转移效率退化主要是由于双空位缺陷和空穴杂质缺陷引起,这一结果同前人报道相符.
3)由光响应非线性变化规律,推测是位移损伤导致了器件的光响应灵敏度降低.
4)饱和输出信号在整个辐照试验中保持不变,初步认为是由于总剂量相对偏小以及器件采用加固工艺,具有很好的抗电离损伤性能.
- 作者：
- 张乐情
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 微电子与固体电子
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 郭旗
- 关键词：
- TDI-CCD器件；辐射效应测试；60Co-γ射线；剂量效应
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