宽带隙半导体 SiC 和 GaN 已商业化用于电力电子和可见光至紫外发光二极管(例如 GaN/InGaN/AlGaN 材料系统)。对于电力电子应用,SiC MOSFET(金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管)和整流器以及 GaN/AlGaN HEMT 和垂直整流器在高功率水平下提供比 Si 器件更高效的切换,现在正用于电动汽车及其充电基础设施。这些器件还可应用于涉及高温和极端环境的电动飞机和太空任务。在本综述中,将它们的固有辐射硬度(定义为对总剂量的耐受性)与 Si 器件进行了比较。宽带隙半导体的固有辐射硬度更高,部分原因是它们产生缺陷的阈值能量(原子键强度)更大,更重要的是因为它们的缺陷复合率高。然而,现在人们越来越认识到,SiC 和 GaN 功率器件中重离子引起的灾难性单粒子烧毁通常发生在电压约为额定值的 50% 时。在高线性能量传输速率和高施加偏压下,离子诱导泄漏发生在外延区域内的临界功率耗散之上。沿离子轨道耗散的功率量决定了漏电流衰减的程度。最终结果是沿离子轨道产生的载流子发生碰撞电离和热失控。发光器件不受这种机制的影响,因为它们是正向偏置的。应变最近也被确定为影响宽带隙器件辐射敏感性的一个参数。
摘要。的结构特性,例如用γ射线照射的材料的机械和电性能受到位移损伤的影响。具有不同行为的连续过程最终导致材料内“缺陷”集的形成,例如,它可能导致物质变得脆弱。在这项研究中,蒙特卡洛代码使用基于代码的原子原子或PKA的基于代码的模拟方法提供信息,从而造成损坏。也,计算了由钴60源对铁结构特性的伽马辐射造成的损伤速率。要访问PKA信息,已经开发了一个名为Gammatrack的程序。此软件提供有关被拒绝的原子属性和相互作用运动学的信息。理论计算方法也已用于确认蒙特卡洛方法的结果。使用生成的二级电子,物质(SRIM)代码的停止和离子范围可以计算伽马辐射造成的损害。PKA数据是通过Gammatrack程序提取的,可以用作SRIM代码的输入,以进行系统分析伽马损伤。获得的铁的PKA光谱与以前的作品一致。可以意识到只生产单元,并且在钴60辐射下,原子 - 原子碰撞的可能性可以忽略不计。因此,将排除创建PKA级联反应。此外,在〜10 - 7,10 - 8(每个原子位移(DPA) /年)的理论和蒙特卡洛法(MCNPX + SRIM代码)计算时,计算铁靶的损伤率。
宽带隙半导体 SiC 和 GaN 已经作为功率器件商业化,用于汽车、无线和工业电源市场,但它们在太空和航空电子应用中的应用受到重离子暴露后易发生永久性性能退化和灾难性故障的阻碍。这些宽带隙功率器件的太空认证工作表明,它们易受无法屏蔽的高能重离子空间辐射环境(银河宇宙射线)的损坏。在太空模拟条件下,GaN 和 SiC 晶体管在其额定电压的约 50% 下表现出故障敏感性。同样,在重离子单粒子效应测试条件下,SiC 晶体管容易受到辐射损伤引起的性能退化或故障,从而降低了它们在太空银河宇宙射线环境中的实用性。在 SiC 基肖特基二极管中,在额定工作电压的 ∼ 40% 时观察到灾难性的单粒子烧毁 (SEB) 和其他单粒子效应 (SEE),并且在额定工作电压的 ∼ 20% 时漏电流出现不可接受的下降。超宽带隙半导体 Ga 2 O 3 、金刚石和 BN 也因其在电力电子和日盲紫外探测器中的高功率和高工作温度能力而受到探索。从平均键强度来看,Ga 2 O 3 似乎比 GaN 和 SiC 更能抵抗位移损伤。金刚石是一种高度抗辐射的材料,被认为是辐射探测的理想材料,特别是在高能物理应用中。金刚石对辐射暴露的响应在很大程度上取决于生长的性质(自然生长与化学气相沉积),但总体而言,金刚石对高达几 MGy 的光子和电子、高达 10 15(中子和高能质子)cm − 2 和 > 10 15 介子cm − 2 的辐射具有抗辐射能力。BN 对高质子和中子剂量也具有抗辐射能力,但由于中子诱导损伤,h-BN 会从 sp 2 杂化转变为 sp 3 杂化,并形成 c-BN。宽带隙和超宽带隙半导体对辐射的响应,尤其是单粒子效应,还需要更多的基础研究。© 2021 电化学学会(“ ECS ” )。由 IOP Publishing Limited 代表 ECS 出版。[DOI:10.1149/2162-8777/ abfc23 ]
使用X射线光电光谱(XPS)在银色和铜表面上的自组装1多二烷硫醇单层(SAM)使用同步辐射和常规MG K激发表征。辐照诱导的Cu和Ag上硫醇酸盐SAM的变化。已经完成了硫种类的识别。结果获得了对银的N-烷硫醇的早期研究。在铜(C 12 s/cu)上,观察到的S 2P频谱非常广泛,但是使用不同的激发能的使用使我们能够识别表面上的四个硫种。在162.6 eV处观察到硫酸铜的S 2P 3/2成分。在辐照过程中已经观察到了另外三个双重(161.9 eV,163.2 eV和163.8 eV),并将它们分配给铜上的化学吸附硫,不同的二二甲基硫纤维和硫 - 硫键。©2004 Elsevier B.V.保留所有权利。
Solestial 开发了一种用于太空应用的超薄硅异质结太阳能电池,可以在低温下自我修复辐射损伤。电池厚度最小可达20μm,独特的缺陷控制使其能在65至90℃的空间环境下从辐射损伤中恢复,并长期保持高效率。采用商业硅片,利用自动化生产设备可以进行量产。它的电池效率达到了 20%,而且其灵活性和超薄性使其成为轻型太阳能毯的理想选择。该公司为卫星星座和太空开发项目提供低成本、长寿命的电源解决方案。
为了将空间分辨率极限推向纳米级,基于同步加速器的软 X 射线显微镜 (XRM) 实验需要向材料施加更高的辐射剂量。然而,相关的辐射损伤会影响精细生物样品的完整性。本文报道了软 X 射线辐射损伤在安装在 Si 3 N 4 膜上的常见薄冻干脑组织样本中的程度,如傅里叶变换红外显微镜 (FTIR) 所示。研究发现,冻干组织样本受到振动结构普遍退化的影响,尽管这些影响比文献中报道的石蜡包埋和水合系统中观察到的影响要弱。此外,在常规软 X 射线曝光中,首次可以识别出组织-Si 3 N 4 相互作用的弱、可逆和特定特征,进一步突出了生物样本、其制备方案和 X 射线探针之间的复杂相互作用。
电子产品中的辐射损伤减轻仍然是一个挑战,因为唯一成熟的技术——热退火,并不能保证获得良好的结果。在本研究中,我们介绍了一种非热退火技术,其中使用来自非常短持续时间和高电流密度脉冲的电子动量来瞄准和调动缺陷。该技术在 60 Co 伽马辐照(5 × 10 6 拉德剂量和 180 × 10 3 拉德 h − 1 剂量率)GaN 高电子迁移率晶体管上进行了演示。在 30 °C 或更低温度下,饱和电流和最大跨导完全恢复,阈值电压部分恢复。相比之下,300 °C 下的热退火大多使辐照后特性恶化。拉曼光谱显示缺陷增加,从而降低了二维电子气 (2DEG) 浓度并增加了载流子散射。由于电子动量力不适用于聚合物表面钝化,因此所提出的技术无法恢复栅极漏电流,但性能优于热退火。这项研究的结果可能有助于减轻电子器件中某些形式的辐射损伤,而这些损伤很难通过热退火实现。© 2022 电化学学会(“ ECS ” )。由 IOP Publishing Limited 代表 ECS 出版。[DOI:10.1149/2162-8777/ ac7f5a ]
在开发执行此类服务的能力时,该任务旨在帮助减轻当前和未来太空任务面临的重大碰撞风险。为进一步推动 IOS 创新并展示太空可持续性的最佳实践,服务航天器还必须能够由潜在的未来任务进行翻新。例如,对限制寿命的因素(如燃料和其他消耗品或因辐射损伤而退化的部件)进行翻新,可能为延长任务运行和从低地球轨道清除更多碎片铺平道路。该任务还必须遵守 IADC(机构间空间碎片协调委员会)空间碎片减缓指南,例如尽量减少在轨解体的可能性、防止在轨碰撞以及确保成功处置的概率至少为 90%。
在当前的MSC论文中,使用具有Cl 2 /ar +过程的常规RIE和具有相同蚀刻化学的新开发的啤酒对Si(100)中的辐射损伤进行了比较研究。然后通过开尔文力探针显微镜(KFPM)测量接触电势差(CPD)分析的表面损伤。这些实验的结果表明,由于CPD的值和蚀刻表面的工作函数远低于ALE样品的值,因此RIE过程造成的损害很高。根据接近原始Si的CPD值,啤酒过程显示在蚀刻的Si样品上几乎最小损伤形成(100)。最后,该项目为与本研究所使用的不同条件下进一步研究啤酒损害打开了大门,因为它对纳米制作和半导体行业的重要性。