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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NIEL143

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NIEL149

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NIEL318

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