電子器件的發(fā)展一直在多個領(lǐng)域促進(jìn)國家軍事和社會生活的進(jìn)步,航天器件更是一個重要的基礎(chǔ)組成。然而,空間輻射環(huán)境中分布有大量的粒子(中子、質(zhì)子等)和宇宙射線,元器件的運(yùn)行會受到它們的影響。這些粒子入射器件材料時,會以一定概率與其進(jìn)行核反應(yīng),發(fā)生單粒子效應(yīng)。在地球臨近空間,輻射粒子主要分為三類:中子、質(zhì)子、電子。其中中子的占比接近50%,輻射影響比例較大;近幾年研究工作又證實(shí)在2MeV以下能量段的質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)截面遠(yuǎn)高于其他能量段,然而對這一能量段的多比特翻轉(zhuǎn)(Multiple Bits Upset,MBU)研究不多。同時,隨著工藝技術(shù)進(jìn)入了納米級時代,器件對單粒子效應(yīng)(Single Event Effect,SEE)更為敏感,其中多比特翻轉(zhuǎn)更是變得易于發(fā)生,而在計(jì)算機(jī)仿真中可用于先進(jìn)工藝的多比特翻轉(zhuǎn)預(yù)測模型尚少。本文主要對單粒子效應(yīng)中的多比特翻轉(zhuǎn)進(jìn)行研究�；贕EANT4軟件,建立了新的多敏感體預(yù)測模型,該模型能檢測多比特翻轉(zhuǎn)。在40nm工藝下進(jìn)行仿真驗(yàn)證,模擬預(yù)測了輻射粒子(中子和2MeV以下能量段的質(zhì)子)的單粒子翻轉(zhuǎn)(Single Event Upset,SEU),重點(diǎn)計(jì)算了各種入射情況下的MBU翻轉(zhuǎn)截面,主要工作如下:1)在GEANT4平臺上搭建復(fù)合敏感體模型,并進(jìn)行中子和重離子的輻射模擬。其中對重離子輻射結(jié)果進(jìn)行擬合得到的飽和翻轉(zhuǎn)截面與實(shí)測結(jié)果相差3.5%,LET閾值與TCAD仿真結(jié)果相差3%;中子在各能量段的翻轉(zhuǎn)截面也大致和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)吻合。模擬結(jié)果表明該模型是可行的,可作為多敏感體預(yù)測模型的基礎(chǔ)。2)基于復(fù)合敏感體模型,搭建了檢測多比特翻轉(zhuǎn)的多敏感體預(yù)測模型,對中子的單粒子效應(yīng)進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測了 20MeV能量以下中子輻射的單比特翻轉(zhuǎn)(Single Bits Upset,SBU)、MBU占比情況,其結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)大致是相符的。模擬重離子輻射,從Weibull擬合結(jié)果中給出了 2-bit翻轉(zhuǎn)、3-bit翻轉(zhuǎn)、4-bit翻轉(zhuǎn)的飽和截面及線性傳輸能量(Linear Energy Tranfer,LET)閾值的預(yù)測。改變?nèi)肷錀l件,分析在此模型中不同入射角度、不同截?cái)嘀�、不同閾值電荷、不同金屬互�?lián)層材料情況下的中子單粒子效應(yīng)。3)利用多敏感體預(yù)測模型模擬質(zhì)子能量在2MeV以下的單粒子效應(yīng)。預(yù)測在不同入射情況對質(zhì)子MBU截面的影響,峰值所處能量點(diǎn)以及飽和翻轉(zhuǎn)截面與文獻(xiàn)實(shí)測結(jié)果在數(shù)量級上是一致的,進(jìn)一步證明該模型的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V443
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
第二章 GEANT4軟件基礎(chǔ)
    2.1 蒙特卡羅方法
    2.2 GEANT4介紹和功能模塊
        2.2.1 GEANT4介紹
        2.2.2 GEANT4結(jié)構(gòu)與基本功能模塊
    2.3 探測器模型
        2.3.1 單比特翻轉(zhuǎn)探測器模型
        2.3.2 多比特翻轉(zhuǎn)探測器模型
    2.4 信息輸出
        2.4.1 粒子信息
        2.4.2 翻轉(zhuǎn)判斷
        2.4.3 結(jié)果輸出
    2.5 本章小結(jié)
第三章 復(fù)合敏感體模型驗(yàn)證
    3.1 中子輻射截面
        3.1.1 中子與硅的核反應(yīng)產(chǎn)物
        3.1.2 輻射截面介紹
    3.2 物理過程的選擇
        3.2.1 物理過程的介紹
        3.2.2 核數(shù)據(jù)庫介紹
        3.2.3 物理過程適用性分析
    3.3 重離子輻射仿真
        3.3.1 LET簡介
        3.3.2 SRIM軟件介紹
        3.3.3 重離子選取
        3.3.4 模擬仿真
    3.4 中子輻射SEU預(yù)測
    3.5 本章小結(jié)
第四章 中子輻射的多比特翻轉(zhuǎn)預(yù)測
    4.1 多比特翻轉(zhuǎn)預(yù)測模型
    4.2 中子輻射MBU預(yù)測
        4.2.1 多比特翻轉(zhuǎn)率
        4.2.2 不同能量中子輻射下的MBU截面
    4.3 重離子引起的多比特翻轉(zhuǎn)截面
    4.4 其他因素對多比特翻轉(zhuǎn)影響的預(yù)測
        4.4.1 中子入射角度對多比特翻轉(zhuǎn)影響的預(yù)測
        4.4.2 截?cái)嘀祵Χ啾忍胤D(zhuǎn)影響的預(yù)測
        4.4.3 閾值電荷對多比特翻轉(zhuǎn)影響的預(yù)測
        4.4.4 金屬材料對多比特翻轉(zhuǎn)影響的預(yù)測
    4.5 本章小結(jié)
第五章 2MeV能量以下質(zhì)子單粒子效應(yīng)研究
    5.1 2MeV能量以下質(zhì)子輻射
        5.1.1 不同能量質(zhì)子輻射模擬
        5.1.2 質(zhì)子輻射模擬結(jié)果分析
    5.2 入射角度對2MeV能量以下質(zhì)子輻射的影響
    5.3 閾值電荷對2MeV能量以下質(zhì)子輻射的影響
    5.4 截?cái)嘀祵?MeV能量以下質(zhì)子輻射的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻碩期間取得的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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1 賈蓉;蘇鋒濤;胡步榮;;重離子的輻射生物效應(yīng)及其在生命科學(xué)中的應(yīng)用[J];生物技術(shù)通報(bào);2018年01期

2 陳嘉鵬;蔡潔明;黃旭東;宋國棟;;宇航元器件在軌測試研究[J];電子與封裝;2016年04期

3 解磊;周婉婷;;靜態(tài)存儲器中子單粒子翻轉(zhuǎn)截面的預(yù)測模型[J];太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào);2015年06期

4 張歡;王思廣;陳偉;楊善潮;;利用Geant4模擬研究中子在半導(dǎo)體中引發(fā)的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)[J];核技術(shù);2015年12期

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6 路秀琴,符長波,張新,郭繼宇,趙葵,林云龍,蔡金榮,韓建偉,黃建國;重離子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J];核技術(shù);2003年04期

7 楊海亮,李國政,姜景和,賀朝會,唐本奇;質(zhì)子和中子的單粒子效應(yīng)等效性實(shí)驗(yàn)研究[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2002年02期

8 楊海亮,李國政,李原春,姜景和,賀朝會,唐本奇;質(zhì)子和中子引起的單粒子效應(yīng)及其等效關(guān)系理論模擬[J];原子能科學(xué)技術(shù);2001年06期

9 王長河;單粒子效應(yīng)對衛(wèi)星空間運(yùn)行可靠性影響[J];半導(dǎo)體情報(bào);1998年01期

本文編號：2840553