航天器运行所处的宇宙空间环境中存在大量射线粒子，这些粒子会在航天器电子器件中产生空间辐射效应，导致电子系统性能下降、状态改变，甚至功能失效，影响航天器使用寿命及在轨可靠运行。航天器功能和性能要求越来越高，高可靠性、高集成度、高性能、低功耗纳米电子器件的空间应用前景广阔。纳米器件趋于物理极限的材料、工艺和结构特点对空间辐射效应产生显著影响。本书主要介绍纳米器件空间辐射效应基本概念和研究现状、纳米器件所用材料的辐射损伤微观表征、纳米器件空间辐射效应新机理及可靠性、辐射损伤在纳米电路中的传播机制和加固方法、空间辐射效应重离子模拟试验技术等内容。
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主持国家自然科学基金重大项目，纳米器件辐射效应机理及模拟试验关键技术
目录
丛书序
前言
第1章绪论1
1.1引言1
1.2空间辐射环境与效应1
1.2.1空间辐射环境1
1.2.2空间辐射效应3
1.3纳米器件与工艺5
1.3.1新材料5
1.3.2新结构6
1.3.3新工艺7
1.4纳米工艺材料、器件和电路空间辐射效应研究现状8
1.4.1纳米工艺材料空间辐射效应8
1.4.2纳米器件空间辐射效应9
1.4.3纳米电路空间辐射效应11
1.5本章小结12
参考文献13
第2章先进半导体材料的辐射效应17
2.1引言17
2.2荷能离子在固体中主要的能量损失方式17
2.3材料辐射损伤类型、形成机理及实验表征方法20
2.3.1材料辐射损伤类型及形成机理20
2.3.2材料微观辐射损伤实验表征方法28
2.4典型器件材料的辐射效应30
2.4.1硅材料辐射效应30
2.4.2宽禁带半导体材料辐射效应30
2.4.3低维材料辐射效应41
2.4.4高K材料辐射效应51
2.5粒子在材料中能量沉积和辐射损伤的计算机模拟方法58
2.5.1粒子在材料中能量沉积的蒙特卡罗模拟方法58
2.5.2粒子在材料中辐射损伤的分子动力学模拟方法62
2.6本章小结67
参考文献67
第3章纳米器件总剂量效应与可靠性76
3.1引言76
3.2总剂量效应概述76
3.3纳米MOSFET器件总剂量效应78
3.3.1总剂量效应对纳米MOSFET器件电学参数的影响78
3.3.2纳米MOSFET器件总剂量效应关键影响区域82
3.3.3多变量对纳米MOSFET器件总剂量效应的影响84
3.4纳米MOSFET器件长期可靠性99
3.4.1经时击穿效应99
3.4.2热载流子注入效应101
3.4.3偏置温度不稳定效应102
3.4.4总剂量效应与电应力耦合作用104
3.5本章小结111
参考文献112
第4章纳米器件单粒子效应115
4.1引言115
4.2单粒子效应概述115
4.2.1单粒子效应实验技术116
4.2.2单粒子效应仿真技术117
4.3纳米存储器单粒子多位翻转118
4.3.1纳米存储器单粒子多位翻转实验技术118
4.3.2纳米存储器单粒子多位翻转的影响因素124
4.4纳米组合逻辑电路单粒子多瞬态154
4.4.1纳米组合逻辑电路单粒子多瞬态实验技术154
4.4.2纳米组合逻辑电路单粒子多瞬态的影响因素156
4.5本章小结187
参考文献187
第5章纳米电路单粒子效应时空特征分析与加固193
5.1引言193
5.2单粒子效应时空特征193
5.2.1单粒子效应时空特征的内涵194
5.2.2单粒子效应时空特征的测量方法194
5.3纳米电路单粒子效应的时间特征195
5.3.1单粒子效应时间特征测试结构与方法195
5.3.2单粒子效应时间特征测试结果及分析197
5.4纳米电路单粒子效应的空间特征200
5.4.1单粒子效应空间特征测试结构与方法200
5.4.2单粒子效应空间特征测试结果201
5.4.3单粒子效应空间特征分析206
5.5考虑单粒子加固的纳米电路多目标优化方法210
5.5.1基于贝叶斯优化的时序电路多目标寻优框架211
5.5.2组合电路多目标优化加固方法222
5.6本章小结232
参考文献233
第6章重离子辐照实验技术236
6.1引言236
6.2重离子辐照实验技术概述236
6.2.1聚焦型重离子微束辐照238
6.2.2针孔型重离子微束辐照239
6.2.3重离子宽束辐照241
6.3重离子微束辐照实验的关键技术和实验方法243
6.3.1辐照平台搭建243
6.3.2单粒子瞬态测试技术248
6.3.3单离子辐照实验方法251
6.4重离子辐照实验技术的应用254
6.4.1重离子微束辐照实验技术的应用254
6.4.2重离子宽束辐照实验技术的应用263
6.5新型“微束”——二次粒子敏感区定位270
6.5.1概述270
6.5.2IPEM研究271
6.6本章小结277
参考文献277
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