脈沖激光模擬單粒子效應研究

張晨光 安恒 王鷁 李存惠 曹洲 文軒 薛玉雄

（蘭州空間技術物理研究所真空技術與物理重點實驗室

空間環境材料行為及評價技術國防科技重點實驗室 蘭州 730000）

當空間粒子穿過PN結或附近區域時，會形成由電子和空穴組成的電荷徑跡。如果電荷密度足夠大，徑跡上的電荷會在耗盡層電場的作用下被PN結收集，當收集的電荷超過臨界值，集成電路會發生暫時或永久的功能中斷。

1965 年，Habing［1］發現光子和重離子都是通過從組成原子中釋放電子來使物質電離，提出脈沖激光可以用來模擬電子和γ射線的劑量率效應。1987年，首次利用脈沖激光進行脈沖激光模擬單粒子效應研究［2］。光子和重離子在物質中產生電子——空穴（e-h）對的機制和產生的電荷軌跡分布不同。這種差異是由于粒子在PN結附近產生的電荷取決于粒子的能量和原子序數，而激光產生的電荷取決于波長、光學聚焦器件和激光強度，這導致他們產生的電荷軌跡有所不同。然而這些差異并沒有限制脈沖激光模擬技術用于研究單粒子效應（Single Event Effect，SEE）的應用，國內外通過脈沖激光模擬技術已經對各種器件進行了研究，包括雙極器件、互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）器件、存儲器、數字邏輯器件和線性器件以及功率器件［3］。

1 脈沖激光模擬單粒子效應試驗設備簡介

脈沖激光模擬單粒子效應試驗設備特別需要機械穩定性，因為振動不僅會影響測試，還會影響激光器內部光學組件使光束參數發生變化，對激光輸出能量和聚焦光斑產生影響，當脈沖激光束在進入聚焦透鏡時，其束斑直徑小于透鏡孔徑，聚焦光束的束斑強度分布一般為高斯形態，器件表面光斑直徑為1～2 μm。……