Experimental study on heavy ion single event effects in SOI SRAMs

Silicon-on-insulator (SOI) technologies have been developed for radiation-hardened military and space applications. The use of SOI has been motivated by the full dielectric isolation of individual transistors, which prevents latch-up. The sensitive region for charge collection in SOI technologies is much smaller than for bulk-silicon devices potentially making SOI devices much harder to single event upset (SEU). In this study, 64 kB SOI SRAMs were exposed to different heavy ions, such as Cu, Br, I, Kr. Experimental results show that the heavy ion SEU threshold linear energy transfer (LET) in the 64 kB SOI SRAMs is about 71.8 MeV cm(2)/mg. Accorded to the experimental results, the single event upset rate (SEUR) in space orbits were calculated and they are at the order of 10(-13) upset/(day bit).

SEU ground and flight data in static random access memories

This paper presents the vulnerabilities of single event effects (SEEs) simulated by heavy ions on ground and observed oil SJ-5 research satellite in space for static random access memories (SRAMs). A single event upset (SEU) prediction code has been used to estimate the proton-induced upset rates based oil the ground test curve of SEU cross-section versus heavy ion linear energy transfer (LET). The result agrees with that of the flight data.

单粒子效应地面模拟实验装置和IDT71256的单粒子效应研究

作为空间环境效应之一的单粒子效应对航天器在轨道中的安全运行有着严重的威胁。为了清楚地认识这一效应的机制、机理，可以采用重离子加速器地面模拟的方法来研究这一效应。为此建立和完善了国内第一套基于重离子加速器的单粒子效应地面模拟实验装置，并在此装置上进行了Xe离子辐照IDT71256的单粒了效应实验。建立的基于兰州重离子加速器的单粒子效应地面模拟实验装置包括真空靶室系统和束流监测系统。实验用兰州重离子加速器提供的~(40)Ar完成了对整个装置的性能测试。结果表明：该装置能很好的满足单粒子效应研究的需求，真空靶室系统允许在不破坏真空的条件下更换器件，改变倾角，改变离子入射能量等。注量探测器实现了对弱束流非拦截式测量；能量探测器对Ar离子测量的偏差小于2%；束流均匀度探测器的位置分辨好于0.34mm。在这一实验装置上，用兰州重离子加速器提供的~(136)Xe对两片IDT71256的单粒子效应情况进行了模拟研究。结果发现：在两片器件中均观察到单粒子翻转和单粒子闭锁，而且两片器件均表现出明显的翻转不对称性，其中1→0的翻转约占总翻转数的90%。探讨了离子入射角、有效LET、和离子射程对翻转和闭锁截面的影响，发现除离子的有效LET以外，离子在器件中的射程也将在很大程度上影响器件的翻转和闭锁截面。

利用HIRFL评估半导体器件单粒子效应敏感度的研究

用55MeV/u的~(40)Ar，离子对国内第一台专用的单粒子效应加速器模拟实验装置的注时探测器、能量探测器以及均匀度探测器进行了刻度。利用高能~(136)Xe离子获得了静态存储器IDT71256的单粒子翻转饱和截面和单粒子闭锁截面，在国内首次得到了该器件完整的G一LET曲线。并用改进的FONT方法预示了该器件以及其它常用宇航器件的在轨翻转率；用FOM公式、Barak经验公式和Lar叮模型推算这些器件的质子饱爪佩截而，少一仁对二种方法推算的结果进行了比较；探讨了利用HIRFL提供的高能~(12)C离子来模拟质子引起的单粒子效应的可能性；利用翻转截面与离子入射角度的关系估算了IDT71256敏感区的厚度以及聚酞亚胺膜的厚度，获得了截面与离子沉积能量的关系，临界沉积能量与临界LET值吻合，聚酞亚胺膜的厚度与对同类器件测量的结果一致；研究了离子入射角度对多位翻转的影响，在高LET值轰击下以及高能离子掠射的情况下，IDT71256多位翻转的比例可以高达70％，对于MBU敏感区中沉积的总能量及其分布范围是两个重要的参数；IDT71256单粒子翻转截面的角度效应主要是多位翻转的贡献；对实验中各种误差来源进行了分析。部分研究结果己经应用于星载七卜算机系统的抗辐射加固设计，建立的实验方法和理论模型为利用HIRFL开展宇航器件单粒子效应敏感度的评估奠定了坚实的基础。