輻射效應指的是輻射與物質相互作用產生的現象。為揭示電子器件中的輻射效應機理規律，探尋有效的抗輻射加固手段，科研工作者將輻射效應仿真視作一種有用的研究方法。本書主要介紹總劑量效應仿真技術、單粒子效應仿真技術、位移損傷仿真技術、瞬時劑量率效應仿真技術、輻射效應仿真軟件等內容，給出粒子輸運仿真、器件級仿真、電路級仿真等不同層級仿真手段在輻射效應研究中的應用案例。
國家自然科學基金重大項目納米器件輻射效應機理及模擬試驗關鍵技術，編號11600040，參與人
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 輻射環境與效應 1
1.1.1 空間輻射環境與效應 1
1.1.2 核輻射環境與效應 3
1.2 輻射效應評估手段 4
1.2.1 輻射效應試驗 4
1.2.2 輻射效應仿真 10
1.3 輻射效應仿真技術 10
1.4 小結 13
參考文獻 14
第2章 總劑量效應仿真技術 16
2.1 總劑量效應物理過程 16
2.2 總劑量效應器件級仿真 20
2.2.1 總劑量效應器件級仿真基本流程 20
2.2.2 小尺寸器件總劑量效應作用機制研究 25
2.2.3 總劑量效應對單管獨立性的影響研究 30
2.2.4 輻照偏置對總劑量效應敏感性的影響研究 33
2.3 總劑量效應電路級仿真 36
2.3.1 總劑量效應電路級仿真基本流程 36
2.3.2 基準源電路總劑量效應研究 47
2.3.3 SRAM型FPGA總劑量效應研究 49
2.4 小結 54
參考文獻 54
第3章 單粒子效應仿真技術 57
3.1 單粒子效應物理過程 57
3.2 單粒子效應粒子輸運仿真 60
3.2.1 單粒子效應粒子輸運仿真基本流程 60
3.2.2 重離子核反應對SRAM器件SEU截面的影響研究 62
3.2.3 不同種類粒子引發的單粒子效應敏感性差異研究 64
3.3 單粒子效應器件級仿真 66
3.3.1 單粒子效應器件級仿真基本流程 66
3.3.2 有源區形狀尺寸變化對單粒子效應敏感性的影響研究 70
3.3.3 單粒子柵穿隨工藝尺寸減小的趨勢性變化研究 76
3.3.4 累積輻照對單粒子翻轉敏感性的影響研究 81
3.4 單粒子效應電路級仿真 86
3.4.1 單粒子效應電路級仿真基本流程 86
3.4.2 驅動能力對標準單元單粒子效應敏感性的影響研究 106
3.4.3 版圖結構對標準單元單粒子效應敏感性的影響研究 112
3.4.4 重離子斜入射對標準單元單粒子效應敏感性的影響研究 114
3.5 單粒子效應系統級仿真 123
3.5.1 單粒子效應系統級仿真基本思路 123
3.5.2 SRAM型FPGA單粒子功能中斷截面評價 126
3.6 小結 131
參考文獻 131
第4章 位移損傷仿真技術 135
4.1 位移損傷物理過程 135
4.2 位移損傷多尺度模擬方法 138
4.2.1 輻照誘發缺陷計算 138
4.2.2 缺陷演化和遷移研究 141
4.3 位移損傷粒子輸運仿真 142
4.3.1 不同源引發的位移損傷差異研究 142
4.3.2 CMOS 圖像傳感器位移損傷研究 145
4.4 位移損傷器件級仿真 147
4.4.1 位移損傷器件級仿真基本流程 147
4.4.2 位移損傷誘發雙極晶體管性能退化研究 148
4.4.3 位移損傷誘發CMOS 圖像傳感器性能退化研究 149
4.5 位移損傷電路級仿真 150
4.5.1 位移損傷電路級仿真基本流程 150
4.5.2 利用電路級仿真計算模擬電路位移損傷敏感性 151
4.6 小結 153
參考文獻 153
第5章 瞬時劑量率效應仿真技術 155
5.1 瞬時劑量率效應物理過程 155
5.2 瞬時劑量率效應器件級仿真 157
5.2.1 瞬時劑量率效應器件級仿真基本流程 157
5.2.2 瞬時劑量率效應加固方法有效性驗證 157
5.2.3 累積劑量影響瞬時劑量率效應的物理機制研究 159
5.3 瞬時劑量率效應電路級仿真 162
5.3.1 瞬時劑量率效應電路級仿真基本流程 162
5.3.2 典型數字電路瞬時劑量率效應敏感性計算 163
5.3.3 典型模擬電路瞬時劑量率效應敏感性計算 168
5.4 瞬時劑量率效應路軌塌陷現象仿真 169
5.5 小結 171
參考文獻 171
第6章 輻射效應仿真軟件 173
6.1 輻射效應仿真相關的商用軟件 173
6.1.1 Space Radiation軟件 173
6.1.2 Geant4軟件 173
6.1.3 TCAD軟件 174
6.1.4 LAMMPS軟件 175
6.2 國外自研輻射效應仿真軟件 175
6.3 國內自研輻射效應仿真軟件 179
6.4 小結 183
參考文獻 183
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