先进半导体材料及器件的辐射效应PDF电子书下载

符号表 1

希腊符号表 9

第1章　辐射环境及器件选择策略 12

1.1 引言 12

1.2 辐射环境 12

1.2.1 空间环境 13

1.2.2 高能物理实验 15

1.2.3 核环境 15

1.2.4 天然环境 16

1.2.5 加工工艺引入的辐射 17

1.3 器件选择策略 17

1.4 小结 19

第2章　半导体材料及器件的基本辐射损伤机理 20

2.1 引言 20

2.2 基本损伤机理 20

2.2.1 计量单位 21

2.2.2 电离损伤 21

2.2.3 位移损伤 23

2.3 辐射损伤对器件特性的影响 30

2.3.1 电离损伤 31

2.3.2 位移损伤 39

2.4 微观辐射损伤的谱学研究 47

2.4.1 电子顺磁共振（EPR） 48

2.4.2 深能级瞬态谱（DLTS） 53

2.4.3 光致发光谱（PL） 60

2.5 小结 62

第3章　Ⅳ族半导体材料中的位移损伤 64

3.1 引言 64

3.2 硅的位移损伤 65

3.2.1 硅的辐射缺陷 65

3.2.2 辐射缺陷对硅器件的影响 73

3.2.3 衬底及器件的加固 77

3.2.4 硅辐射缺陷的小结 81

3.3 锗的位移损伤 82

3.3.1 Ge的潜在应用 83

3.3.2 Ge的低温辐照 84

3.3.3 Ge的室温辐照 85

3.3.4 辐射损伤对Ge材料及器件的影响 88

3.3.5 Ge辐射缺陷的小结 89

3.4 SiGe合金的位移损伤 89

3.4.1 SiGe材料的性质及应用 90

3.4.2 SiGe的辐射损伤 96

3.4.3 SiGe加工工艺引入的辐射损伤 108

3.4.4 SiGe器件的辐射损伤 118

3.4.5 SiGe合金辐射损伤小结 120

3.5 Ⅳ族半导体总的小结 121

第4章　GaAs的辐射损伤 123

4.1 引言 123

4.2　基本符号及定义 124

4.3 GaAs中原生的及辐射引入的点缺陷 126

4.3.1 GaAs中的原生点缺陷 126

4.3.2 GaAs中的基本辐射缺陷 129

4.3.3 GaAs中中子及离子引入的辐射缺陷 135

4.3.4 GaAs中加工工艺引入的辐射缺陷 137

4.3.5 GaAs辐射缺陷小结 142

4.4　损伤因子及NIEL 143

4.4.1 GaAs中载流子去除及迁移率退化 143

4.4.2 电阻损伤因子同NIEL之间的关系 147

4.4.3　寿命损伤因子及NIEL 149

4.4.4 同微观损伤的相关性 151

4.4.5 GaAs中损伤因子及NIEL的小结 153

4.5 对GaAs器件的影响 154

4.5.1 肖特基势垒及辐射探测器 154

4.5.2 GaAs太阳电池 155

4.6 总的小结 159

第5章　硅双极工艺的空间辐射效应 160

5.1 引言 160

5.2 器件结构及基本辐射效应 160

5.2.1 器件结构及定义 161

5.2.2 辐射损伤机理 162

5.3 纵向（n-p-n）BJT的退化 164

5.3.1 总剂量损伤的表象 164

5.3.2 基本的低剂量率退化机理 169

5.3.3 BJT中的电荷分离 172

5.3.4 纵向BJT的加固指南 177

5.3.5 加固保证及实验 178

5.3.6 纵向晶体管中的体损伤 178

5.4 横向晶体管的退化 181

5.4.1 表象 182

5.4.2 物理机理及模型 184

5.5 SiGe HBT的退化 186

5.5.1 静态及低频噪声特性的退化 187

5.5.2 RF特性的退化 192

5.6 小结 194

第6章　硅MOS器件的辐射损伤 195

6.1 引言 195

6.2 按比例缩小对辐射响应的影响 196

6.2.1 栅长关系 197

6.2.2 横向非均匀损伤 201

6.2.3 栅感应漏电电流（GIDL） 204

6.3 加工工艺引入的辐射损伤效应 206

6.3.1 等离子损伤 207

6.3.2 快速热退火（RTA） 207

6.3.3 栅材料及接触 212

6.4 替代性的栅介质 214

6.4.1 掺杂的氧化物 214

6.4.2 氮化的氧化物（NO）及氮化物再氧化的氧化物（RNO） 215

6.4.3 N2O（笑气）氧化物 228

6.5　超薄氧化物 230

6.5.1 辐射诱导漏电电流（RILC） 230

6.5.2 辐射引入的软击穿（RSB） 236

6.5.3 单次事件栅的捕获 238

6.5.4 辐照的薄氧化物可靠性 238

6.5.5 小结 239

6.6 器件隔离 240

6.6.1 LOCOS隔离 240

6.6.2 浅槽隔离 243

6.7　绝缘体上硅CMOS工艺 245

6.7.1 蓝宝石上硅（SOS） 246

6.7.2 绝缘体上硅（SOI）工艺 249

6.7.3 SOI工艺的辐射加固 252

6.8 小结 256

第7章　基于GaAs的辐射加固场效应晶体管 258

7.1 引言 258

7.2 材料相关问题、器件结构及工作 258

7.2.1 AlGaAs层中的缺陷 259

7.2.2 MESFET结构及工作 259

7.2.3 HEMT结构及工作 262

7.3 GaAs MESFET中的辐射损伤及加固 264

7.3.1 基本的FET参数退化 265

7.3.2 低频噪声及同缺陷有关的效应 271

7.3.3 同电路有关的退化 275

7.4 HEMT中的辐射损伤及加固 278

7.4.1 基本参数的退化 278

7.4.2 低能电子对2-DEG性质的影响 288

7.4.3 电路退化问题 290

7.5 小结 291

第8章　用于空间的光电子器件 292

8.1 引言 292

8.2　光电子器件 292

8.2.1 发光二极管（LED）及激光二极管（LD） 292

8.2.2 光探测器 298

8.2.3 光耦合器 299

8.3 基本的辐射效应及材料问题 300

8.3.1 辐射对光电材料性质的影响 300

8.3.2 三元化合物中的辐射缺陷及材料问题 312

8.3.3 损伤因子及NIEL 318

8.4 光电子器件的辐射效应 321

8.4.1 发光二极管及激光二极管 322

8.4.2 光探测器 330

8.4.3 光耦合器 336

8.5 小结 339

第9章　先进半导体材料及器件的前景展望 340

9.1 引言 340

9.2 非易失存储器 341

9.2.1 闪烁存储器 341

9.2.2 铁电存储器（FeRAM） 344

9.2.3 小结 345

9.3 高K栅介质 346

9.4 SiC的辐射效应 349

9.4.1 SiC材料的性质及分析 349

9.4.2 SiC中的本征缺陷及辐射缺陷 352

9.4.3 SiC器件中的宏观损伤 357

9.4.4 SiC MOSFET及MESFET的电离损伤 358

9.4.5 小结 360

9.5 结论及前景展望 360

参考文献 362