考虑重离子径迹和能损歧离的纳米器件单粒子效应预计模型研究
批准号:
11505033
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
张战刚
依托单位:
学科分类:
A3001.粒子束与物质相互作用
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
雷志锋、岳龙、陈辉、师谦、王凯、张平
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中文摘要
传统RPP/IRPP模型的内在简单性导致其不能准确预测(甚至低估)纳米器件的在轨错误率,主要源于纳米器件的灵敏区尺寸与离子径迹大小可比拟、电荷共享效应严重、能损歧离增大等因素。因此,必须在纳米器件单粒子效应预计模型中考虑离子径迹和能损歧离物理过程。本项目使用蒙卡仿真计算和重离子试验相结合的方法,研究高能重离子径迹结构特性、单径迹中单灵敏区电荷区域收集和多灵敏区电荷共享机制、超薄灵敏区中的离子LET值不确定性,研究65 nm工艺SRAM中的重离子多位翻转表现形式、产生规律和内在机理,获得纳米级SRAM重离子单粒子翻转的物理机制,并在此基础上,通过对RPP/IRPP模型的修正,建立适用于纳米器件的重离子单粒子效应模型,通过地面重离子加速器试验对模型进行验证和优化,为纳米器件的在轨软错误率预计提供模型基础,为纳米器件的抗单粒子翻转加固设计提供机理基础,支撑和推动我国抗辐射加固纳米器件的航天应用。
英文摘要
Due to the fact that dimensions of sensitive volumes (SV) in nanometric devices are becoming comparable to the radius of ion track, charge sharing effect is becoming serious, and straggling of energy-loss is becoming significant, traditional RPP/IRPP model with inherent simplicity is inadequate for, or even underestimate the on-orbit soft error rate prediction of nanometric devices. Hence, physical processes including ion track and energy-loss straggling must be considered in the prediction model of single event effects in nanometric devices. This work studies the track structure characteristics of high-energy heavy ion, mechanisms of partial charge-collection of single SV and charge sharing of multiple SVs in a single ion track, and ion LET uncertainty in ultra-thin SV, by the method of combining Monte-Carlo simulation and heavy ion experiment. Moreover, manifestation, trend, and inner mechanisms of heavy ion induced multiple-bit upset in 65 nm SRAM will also be investigated. The objective of this work is to obtain the physical mechanisms of heavy ion single event upset in nanometric SRAM devices and further establish the single event effect model for nanometric devices by modifying the traditional RPP/IRPP model. The prediction model will be verified and optimized by earth-based accelerator testing. Results of this work will provide foundations for on-orbit soft error rate prediction and hardening design of nanometric devices, support and drive the space application of domestic radiation-hardened nanometric devices.
随着我国航天事业的迅猛发展,航天工程对于高性能、高集成度、低功耗、低重量的纳米器件的需求不断增加,纳米工艺超大规模集成电路应用于航天成为发展的必然趋势。而临界电荷的持续降低、灵敏区尺寸和间距的减小等因素导致纳米器件中的单粒子效应越来越严重,成为制约其航天应用的瓶颈问题。传统RPP/IRPP模型的内在简单性导致其不能准确预测(甚至低估)纳米器件的在轨错误率,主要源于纳米器件的灵敏区尺寸与离子径迹大小可比拟、电荷共享效应严重、能损歧离增大等因素。因此,必须在纳米器件单粒子效应预计模型中考虑离子径迹和能损歧离物理过程。本项目使用蒙卡仿真计算和重离子试验相结合的方法,研究高能重离子径迹结构特性、单径迹中单灵敏区电荷区域收集和多灵敏区电荷共享机制、超薄灵敏区中的离子LET值不确定性,研究65 nm工艺SRAM中的重离子多位翻转表现形式、产生规律和内在机理,获得纳米级SRAM重离子单粒子翻转的物理机制,并在此基础上,通过对RPP/IRPP模型的修正,建立了适用于纳米器件的重离子单粒子效应模型,通过地面重离子加速器试验对模型进行了验证和优化,为纳米器件的在轨软错误率预计提供模型基础,为纳米器件的抗单粒子翻转加固设计提供机理基础,支撑和推动我国抗辐射加固纳米器件的航天应用。
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Mechanisms of atmospheric neutron-induced single event upsets in nanometric SOI and bulk SRAM devices based on experiment-verified simulation tool
基于实验验证的模拟工具,纳米 SOI 和体 SRAM 器件中大气中子诱发的单粒子扰乱机制
DOI:10.1088/1674-1056/27/6/066105
发表时间:2018-06
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Zhi-Feng Lei;Zhan-Gang Zhang;Yun-Fei En;Yun Huang
通讯作者:Yun Huang
Investigation of maximum proton energy for qualified ground-based single event effects evaluation in SRAM Devices
研究 SRAM 器件中合格地基单粒子效应评估的最大质子能量
DOI:--
发表时间:--
期刊:Nuclear Science and Techniques
影响因子:2.8
作者:Zhan-Gang Zhang;Yun Huang;Yun-Fei En;Zhi-Feng Lei
通讯作者:Zhi-Feng Lei
DOI:--
发表时间:2017
期刊:物理学报
影响因子:--
作者:张战刚;雷志锋;岳龙;刘远;何玉娟;彭超;师谦;黄云;恩云飞
通讯作者:恩云飞
DOI:--
发表时间:2017
期刊:电子产品可靠性与环境试验
影响因子:--
作者:刘宇翔;张战刚;杨凯歌;雷志锋;黄云;恩云飞
通讯作者:恩云飞
DOI:--
发表时间:2018
期刊:微电子学
影响因子:--
作者:刘宇翔;张战刚;杨凯歌;雷志锋;黄云;恩云飞
通讯作者:恩云飞
面向航空应用的纳米FinFET器件大气中子单粒子效应机理及评价方法研究
- 批准号:12175045
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64万元
- 批准年份:2021
- 负责人:张战刚
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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