辐射对半导体磁敏器件性能影响的研究

辐射对半导体磁敏器件性能影响的研究

论文摘要

用低剂量率γ射线(由60Co和137Cs放射源提供)和β射线(由90Sr-90Y放射源提供)对三种工作状态下的InSb、GaAs、Si、Ge等半导体磁敏器件进行非永久辐照,系统研究了射线辐照对器件各电磁参数的影响。根据各种核素的半衰期和实际剂量率,实验中以辐照时间表示辐照剂量。结果表明,不论器件处于哪种状态,γ和β射线辐照都会引起所考察电磁参数发生变化,这些变化不因辐照停止而消失,反映了常温退火过程对辐射损伤的不可恢复性。在无源、无外磁场作用时,由于多种因素,使辐照所引起的电磁参数变化与射线种类、粒子能量、辐照时间的关系并不明确。恒流激励、无外磁场作用时,三种射线辐照均导致各器件输入端电阻随辐照时间正比增加,由于没有直接观察到因电离效应所引起的载流子浓度的急剧变化(对应着输入端电阻的迅速下降和上升),因此原因应归结于射线粒子的位移效应所引起的辐射缺陷,通过对比相同射线、相同时间辐照所引起的输入端电阻变化量,不仅可以确定输入端电阻变化量与半导体构成原子质量和位移阈能成反比、与辐照温度成正比的关系,而且可以初步判定各类磁敏器件的抗辐射能力,其中,Ge器件最强,Si器件次之,InSb、GaAs器件最弱。恒流激励、有确定磁场作用时,γ射线(60Co)辐照均使各类器件输入端电阻、霍尔电压增加,与恒流激励、无外磁场作用时的辐照结果相比,形成的原因相同,只是由于磁场的存在,使得变化规律不同,程度较小。上述结论对相应的辐射防护研究具有重要的指导意义。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 目录
  • 第1章 前言
  • 第2章 辐照环境与辐照效应
  • 2.1 辐照环境
  • 2.2 辐照效应
  • 2.2.1 位移效应
  • 2.2.2 电离效应
  • 2.3 辐射损伤的影响因素
  • 第3章 实验条件与实验方案
  • 3.1 实验条件
  • 3.1.1 射线与放射源
  • 3.1.2 半导体磁敏器件
  • 3.1.3 半导体晶体与能带结构
  • 3.2 实验方案
  • 第4章 辐照对磁敏器件电磁参数的影响
  • 4.1 辐照对InSb磁敏器件的影响
  • 4.2 辐照对GaAs霍尔器件的影响
  • 4.3 辐照对Si霍尔器件的影响
  • 4.4 辐照对Ge霍尔器件的影响
  • 4.5 辐照对磁敏器件影响的比较
  • 第5章 结论
  • 主要符号表
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 在学期间的研究成果
  • 相关论文文献

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