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- 内容简介
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本书共11章，结合作者30多年的研究经验，从辐射环境及其相关半导体物理基础知识开始，详细介绍了各种半导体材料及器件的辐射效应机理和加固方案，并整理和分享了先进工艺辐射效应的研究动向。本书内容全面、系统、精炼、易于理解，可作为高等院校相关课程的教材，也可供从事微电子、光电子研究和生产的科技人员参考。
目录
前言0
第1章 辐射环境1
1.1 引言1
1.2 辐射环境的种类2
1.2.1 空间环境2
1.2.2 核环境10
1.2.3 高能物理实验环境14
1.2.4 器件制造引入的辐射环境15
1.3 小结16
第2章 辐射效应相关的半导体基础知识17
2.1 引言17
2.2 本征半导体及非本征半导体17
2.2.1 半导体能带结构17
2.2.2 本征半导体25
2.2.3 非本征半导体26
2.2.4 浅能级、深能级、杂质的补偿作用29
2.3 半导体中载流子的产生及复合31
2.3.1 载流子的产生32
2.3.2 载流子的复合35
2.4 载流子的迁移率38
2.4.1 迁移率的特性38
2.4.2 载流子的扩散系数39
2.5 PN结二级管40
2.6 肖特基结二极管41
2.7 MOS电容及MOSFET43
2.7.1 表面势43
2.7.2 耗尽层43
2.7.3 表面反型层44
2.7.4 MOS电容45
2.7.5 MOSFET47
2.8 直接有辐射环境的半导体工艺52
2.8.1 NMOSFET工艺流程52
2.8.2 离子注入掺杂53
2.8.3 干法刻蚀54
2.9 小结61
第3章 辐射效应的一般概念62
3.1 引言62
3.2 辐射剂量学63
3.2.1 带电粒子在物质中的能量损失63
3.2.2 能量损失率63
3.2.3 核反应64
3.2.4 吸收剂量64
3.2.5 电离辐射剂量的测量方法64
3.3 电离辐射效应65
3.3.1 光电效应65
3.3.2 康普顿散射效应65
3.3.3 吸收剂量同线性能量转移（LET）函数的关系67
3.4 位移损伤67
3.5 辐射损伤对器件特性的影响70
3.5.1 电离辐射71
3.5.2 位移损伤79
3.6 常用的辐射缺陷分析方法概述82
3.6.1 红外光谱82
3.6.2 电子顺磁共振方法84
3.6.3 深能级瞬态谱85
3.6.4 光致发光88
3.7 小结89
第4章 半导体材料的辐射效应91
4.1 引言91
4.2 Si的辐射效应91
4.2.1 单晶硅的生产工艺92
4.2.2 单晶硅中可能存在各种缺陷95
4.2.3 Si的辐射缺陷98
4.2.4 Si衬底对器件辐射加固性能的影响102
4.2.5 PN结辐射探测器102
4.3 Ge的辐射效应104
4.3.1 Ge的器件应用105
4.3.2 Ge的低温辐射损伤105
4.3.3 辐射损伤对Ge材料及器件的影响107
4.4 SiGe的辐射效应108
4.4.1 SiGe材料的性质108
4.4.2 SiGe的器件应用110
4.4.3 SiGe层的辐射损伤112
4.4.4 SiGe应变层的辐射损伤113
4.4.5 SiGe加工工艺引入的辐射损伤113
4.5 GaAs的辐射效应119
4.5.1 GaAs材料的特性119
4.5.2 GaAs缺陷的符号表示119
4.5.3 GaAs中的点缺陷119
4.5.4 GaAs的辐射缺陷120
4.5.5 GaAs中中子及离子引入的辐射缺陷121
4.5.6 辐射对GaAs器件的影响124
4.6 SiC的辐射效应128
4.6.1 SiC的性质及优点128
4.6.2 SiC中的本征缺陷及辐射缺陷130
4.6.3 SiC器件中的宏观损伤131
4.7 小结133
第5章 Si半导体器件的辐射效应134
5.1 引言134
5.2 Si双极器件的辐射效应134
5.2.1 器件结构及定义135
5.2.2 辐射损伤机理137
5.2.3 纵向（NPN）BJT的退化140
5.2.4 横向晶体管的退化143
5.2.5 SiGe HBT的退化145
5.3 Si场效应器件的辐射效应147
5.3.1 Si结型场效应晶体147
5.3.2 MOSFET的辐射效应150
5.3.3 功率MOSFET的辐射效应155
5.4 小结184
第6章 GaAs半导体器件的辐射效应186
6.1 引言186
6.2 GaAs MESFET的辐射效应186
6.2.1 MESFET的结构及工作原理187
6.2.2 GaAs MESFET的辐射效应189
6.3 GaAs HEMT的辐射效应197
6.3.1 HEMT的结构及工作原理197
6.3.2 GaAs HEMT的辐射效应199
6.4 GaAs HBT的辐射效应206
6.4.1 GaAs HBT的结构206
6.4.2 GaAs HBT的辐射效应207
6.5 小结209
第7章 光电子器件的辐射效应210
7.1 引言210
7.2 光电子器件的结构及工作210
7.2.1 发光二极管210
7.2.2 激光二极管212
7.2.3 光探测器216
7.2.4 光耦合器218
7.3 基本的辐射效应及材料问题219
7.3.1 辐射对光电子材料性质的影响219
7.3.2 三元化合物中的辐射缺陷及材料问题222
7.3.3 光电子器件的损伤因子及NIEL223
7.4 光电子器件的辐射效应225
7.4.1 发光二极管225
7.4.2 激光二极管228
7.4.3 光探测器231
7.4.4 光耦合器232
7.5 小结234
第8章 Si集成电路的辐射效应及加固技术236
8.1 引言236
8.2 Si双极集成电路的辐射效应236
8.2.1 Si双极集成电路的工艺结构236
8.2.2 运算放大器237
8.2.3 比较器243
8.2.4 TTL和STTL245
8.2.5 ECL247
8.2.6 I2L248
8.2.7 Si双极集成电路的辐射加固251
8.3 Si MOS集成电路的辐射效应及加固技术251
8.3.1 Si CMOS电路的辐射效应251
8.3.2 体硅CMOS的辐射加固262
8.3.3 SOI CMOS的辐射加固272
8.4 小结290
第9章 纳米级CMOS集成电路的辐射效应及加固技术291
9.1 引言291
9.2 CMOS集成电路的发展概况291
9.2.1 摩尔定律（Moore's law）292
9.2.2 CMOS器件缩比规律293
9.2.3 CMOS集成电路规模的变化294
9.2.4 CMOS集成电路缩比过程中的重要改进295
9.2.5 CMOS器件结构的改进300
9.3 纳米级CMOS发展前景304
9.4 纳米级CMOS器件辐射效应研究概况304
9.4.1 超深亚微米CMOS薄栅SiO2器件的总剂量辐射效应305
9.4.2 纳米级CMOS器件辐射效应的相关问题315
9.5 小结330
第10章 半导器件辐射效应的一些新研究动向331
10.1 引言331
10.2 航空及地面的单粒子效应331
10.3 综合辐射环境下的辐射效应333
10.4 重离子引起的半导体器件微剂量效应及微损伤效应334
10.4.1 槽栅VDMOSFET的试验条件及结果336
10.4.2 Flash ROM的试验结果338
10.5 宽带隙SiC及GaN半导体功率器件的辐射效应339
10.5.1 SiC功率器件的优点339
10.5.2 SiC功率器件的辐射效应340
10.5.3 GaN HEMT功率器件的优点343
10.5.4 GaN HEMT功率器件的辐射效应344
10.5.5 分析及讨论347
10.6 小结348
第11章 辐射效应模拟试验及测试技术350
11.1 引言350
11.2 电离总剂量辐射的模拟试验及测试技术350
11.2.1 辐射源及剂量测量350
11.2.2 辐照试验方法353
11.2.3 X射线电离辐射效应357
11.2.4 试验标准及指南357
11.3 γ瞬时（剂量率）辐射的模拟试验及测试技术358
11.3.1 模拟源358
11.3.2 辐照试验方法361
11.4 单粒子辐射模拟试验及测试技术365
11.4.1 模拟源366
11.4.2 单粒子效应试验方法与测试技术373
11.5 中子辐照试验方法与测试技术375
11.5.1 中子辐射模拟源375
11.5.2 辐照试验要点379
11.5.3 试验方法及测试技术要点379
11.6 小结380
参考文献381
