[發明專利]一種器件的線性能量轉移值的計算方法

在審

• 申請號: 201710369351.3
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107194071A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 呂紅亮;趙小紅;張靜;張玉明;張義門
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙)61223
• 代理人: 俞曉明

技術領域

本發明涉及空間環境工程技術領域，特別是涉及一種器件的線性能量轉移值的計算方法。

背景技術

空間輻射環境及其效應研究是一門結合空間科學與空間技術，集宏觀宇宙與微觀物質研究于一體的綜合性學科，是空間科技發展的必要環節，單粒子效應研究是空間輻射效應研究重點之一。隨著航天領域各軌道航天器在復雜空間輻射環境中數量逐漸增加，輕量化、低功耗、高可靠等需求使得高性能、高集成度宇航器件大量應用，器件特征尺寸及本征開關時間減小，單粒子效應日趨明顯。

單粒子效應是指空間中單個高能粒子，在器件材料中通過直接電離作用或者核反應生成次級粒子的間接電離作用產生并累積有效電離電荷，被器件敏感節點收集后，導致器件工作狀態、邏輯狀態、輸出電平、功能受阻等發生變化或損傷的現象。其中一個關鍵參數就是線性能量轉移值(LET)，電離電荷量有直接關系。

在仿真過程中，很多研究者認為LET為常數，忽略了在重離子入射過程中LET的變化，這往往導致仿真結果的不可靠性，模型的不精確等問題。而空間重離子種類較多，空間應用的器件種類也較多，通過實驗來確定某種離子在某種材料中的LET畢竟是有限的，因此，迫切的需要提出一種仿真計算LET的方法，來預測重離子入射器件電離損失的能量，為單粒子效應仿真以及實驗奠定基礎。

發明內容

本發明實施例提供了一種器件的線性能量轉移值的計算方法，可以解決現有技術中存在的問題。

一種器件的線性能量轉移值的計算方法，包括：

利用SRIM軟件建立器件結構，設置入射粒子的種類，能量以及粒子數目，得到的電離能量損失E_{energy_loss}與入射深度D的關系；

電離能量損失E_{energy_loss}除以產生一對電子空穴對所需要的能量，即獲得每微米產生的電子空穴對數，即LET由下式表示：

式中，E_e-h表示產生一對電子空穴對所需要的能量。

優選地，利用SRIM軟件建立器件結構包括建立器件的各層材料，厚度和組分。

本發明實施例中的一種器件的線性能量轉移值的計算方法，利用SRIM軟件來模擬空間輻射重離子入射器件過程，計算器件中LET與入射深度能量的關系，來預測重離子入射器件電離損失的能量，而且只需要很少的仿真工作就可以確定出器件中LET值，節約了試驗經費和成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是SRIM仿真重離子(2MeV氧離子)入射InP/InGaAs HBT器件過程示意圖；

圖2是電離能量損失與入射深度D關系圖；

圖3是線性能量轉移值(LET)與入射深度D關系圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例中提供的一種器件的線性能量轉移值的計算方法，該方法包括以下步驟：

利用SRIM軟件建立器件結構，包括器件各層材料，厚度，組分等，并設置入射粒子的種類，能量以及粒子數目，最終得到的電離能量損失E_{energy_loss}與入射深度D的關系；

在單粒子效應中，LET(線性能量轉移值)與電離損傷(重離子損失的能量)，這兩者具有等效的意義。因此，電離能量損失E_{energy_loss}(單位：eV/μm)除以產生一對電子空穴對所需要的能量(eV/pair)，即可獲得每微米產生的電子空穴對數(pair/μm)，進而可以將單位轉化成(pC/μm)或者MeV*cm²/mg，即LET由下式表示：

式中，LET單位為pair/μm，E_e-h表示產生一對電子空穴對所需要的能量，單位為eV/pair。

下面結合具體實例對本發明的方法進行詳細說明：