علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

بررسی و محاسبة آسیب پرتویی ناشی از طیف پرتوهای خورشیدی بر ساختار کریستالی قطعات نیمه‌هادی

نویسندگان
چکیده
محیط فضایی به علت وجود گسترة وسیعی از تشعشعات فضایی نگرانی‌هایی را در کارکرد صحیح سیستم‌های الکترونیکی و تجهیزات مورد استفاده در فضا ایجاد کرده است. بنابراین با توجه به حساسیتی که این قطعات به تشعشعات دارند، برای تمام قطعات این سیستم‌ها یا در مرحلة ساخت یا در فاز طراحی، نکات و تکنیک‌های مقاوم‌سازی در برابر اثرات تابشی صورت می‌گیرد که نیازمند مطالعات دقیق در زمینة ساز و کار آسیب در این سیستم‌هاست. یکی از تکنیک‌های مقاوم‌سازی ایجاد حفاظ روی قطعات الکترونیکی و بررسی اثرات تابشی روی آن با استفاده از نرم‌افزارهایی است که قادر به شبیه‌سازی آسیب است. در این مقاله با استفاده از نرم‌افزار TRIMمقادیر آسیب جابه‌جایی، تهی جا، برخورد‌های جایگزین و یونیزاسیون به‌وجود آمده در قطعات الکترونیکی گالیوم آرسنید و سیلیکونی و همچنین همراه با لایه‌ای از فلزات به عنوان حفاظ محاسبه و بررسی شده‌اند. نتایج خروجی نشان می‌دهد که هر چه حفاظ‌ها ضخامت بیشتر داشته باشند و متشکل از تعداد عناصر بیشتر با عدد اتمی بالا باشند، مقاومت آنها در برابر پرتو‌های تابشی بیشتر می‌شود و آسیب‌های به‌وجود آمده در قطعات الکترونیکی کمتر خواهد بود. همچنین آسیب‌های حاصل از پرتوهای فرودی یون‌های هلیم بسیار بیشتر از یون‌های هیدروژن است.
کلیدواژه‌ها

[1] Holmes-Iedle, A. G., Handbook of Radiation Effect, 2nd Edition, Oxford University Press, USA,  2002.
[2] Leroy, C. and Rancoita, P. G., “Particle Interaction and Displacement Damage in Silicon Devices Operated in Radiation Environments,” Report on Progress Physics, Vol. 70, No. 493, 2007, pp. 493–625.
[3] Messenger, G. and Ash, M., The Effects of Radiation on Electronic Systems, Second Edition, Van Nostrand Reinhold, New-York, 1992
[4] Jun, I., “Effects of Secondary Particles on Total Dose and the Displacement Damage in Space Proton Environments,” IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 48, No. 1, 2001, pp. 162-175.
[5] Johnston, A. H., “Radiation Damage of Electronic and Optoelectronic Devices in Space,” 4th International Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, Tsukuba, Japan, 2000.
[6] ESA Standard, Division Space Engineering, Methods for The Calculation of Radiation Received and Its Effects, and a Policy for Design Margins. Space Engineering, ECSS-E-10-12 Draft 0.11. 30, 2008.
[7] Messenger, G. C., “A Summary Review of Displacement Damage from High Energy Radiation in Silicon Semiconductors and Semiconductor Devices,” IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 39, No. 3, 1992, pp. 468-473.
[8] Ziegler, J. F., The Stopping and Ranges of Ions in Matter ("SRIM-2011"), Computer Software Package, http://www.SRIM.org.

  • تاریخ دریافت 05 اسفند 1392
  • تاریخ بازنگری 16 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395