質子輻照對RADFETs的γ輻照劑量響應的影響研究

馬 函孫 靜何承發荀明珠

1（中國科學院新疆理化技術研究所烏魯木齊830011）

2（中國科學院大學北京100049）

輻射敏感晶體管（Radiation Sensitive Field-Effect Transistors，RADFETs）是基于輻射導致P溝道金屬氧化物半導體（Positive channel Metal Oxide Semiconductor，PMOS）氧化層陷阱電荷變化的一種劑量計，也被稱為PMOS劑量計，最早由Holmes-Siedle提出［1］。經多年的發展，由于其較好的線性度、體積重量小、使用便利等特點，RADFETs已被廣泛應用于空間科學、放射醫學、核工業等各種場景［2-5］。

RADFETs在使用前需要進行劑量刻度標定，由于60Co γ射線被認為和空間輻射帶的電子造成的影響類似［4，6］，RADFETs在使用前的標定通常都采用60Co γ射線源來進行。然而，根據AE9/AP9/SPM模型，空間的電離輻射源主要以質子（p）和電子（e）為主，內輻射帶中質子占比相對外輻射帶更高，太陽活動也會改變質子通量［7］，因此RADFETs在空間應用時，需要考慮質子的劑量響應以及質子輻照后對后續電子劑量響應的影響。目前的研究結果認為，RADFETs對不同質子、電子以及γ的電離輻射響應都能夠保持較好的線性響應［5，8-9］，但這些研究結果都是在單一輻射源條件下實驗得到的，并沒有考慮空間實際存在的不同入射粒子的共同作用所產生的協和問題。

因此，針對RADFETs在地面標定使用60Co γ源而實際空間應用時的質子與電子輻射環境的差異性，以及質子和60Co γ復合場環境下的響應機制問題，本文分別進行了單獨γ輻照實驗和先質子后γ的協和輻照實驗，并通過中帶電壓法和電荷泵法分離氧化物陷阱電荷和界面態陷阱電荷的影響，結合Geant4仿真PKA（Primary Knock-on Atom）的產生，對響應的微觀物理機制進行了解釋，為RADFETs的空間環境應用提供了參考。……