Изменение зарядового состояния МОП-структур при радиационном облучении и сильнополевой инжекции в режиме постоянного напряжения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы особенности накопления радиационно-индуцированного положительного заряда в пленке подзатворного диэлектрика при сильнополевой инжекции электронов в режиме постоянного напряжения. Определены условия, при которых можно использовать данный режим инжекции электронов для повышения дозовой чувствительности МОП-сенсоров (МОП — металл–оксид–полупроводник) и сенсоров RADFET (Radiation sensing Field Effect Transistor) радиационных излучений. Скорректированы модельные представления о физических процессах, протекающих в подзатворном диэлектрике и на границах раздела МОП-структур при одновременном воздействии радиационных излучений и сильнополевой инжекции электронов в режиме постоянного напряжения. Показано, что поглощенную дозу радиационного излучения при постоянном напряжении на образце можно определять из изменений плотности тока сильнополевой инжекции электронов, которая может увеличиваться на несколько порядков вследствие накопления в подзатворном диэлектрике радиационно-индуцированного положительного заряда. Определено влияние интенсивности излучения на процессы накопления радиационно-индуцированного положительного заряда в подзатворном диэлектрике МОП-сенсоров.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. В. Андреев

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: dmitrii_andreev@bmstu.ru
Россия, Калужский филиал, Калуга

С. А. Корнев

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: dmitrii_andreev@bmstu.ru
Россия, Калужский филиал, Калуга

В. В. Андреев

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: dmitrii_andreev@bmstu.ru
Россия, Калужский филиал, Калуга

Список литературы

  1. Yilmaz E., Kaleli B., Turan R. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2007. V. 264. P. 287. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.08.081
  2. Kahraman A., Yilmaz E., Aktag A., Kaya S. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2016. V. 63. № 2. P. 1284. http://doi.org/10.1109/TNS.2016.2524625
  3. Aktağ A., Yilmaz E., Mogaddam N.A.P., Aygün G., Cantas A., Turan R. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. № 22. P. 3417. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.09.007
  4. Yilmaz E., Turan R. // Sensors Actuators. A. 2008. V. 141. № 1. Р. 1. http://doi.org/10.1016/j.sna.2007.07.001
  5. Holmes-Siedle A., Adams L. // Radiat. Phys. Chem. 1986. V. 28. P. 235. http://doi.org/10.1016/1359-0197(86)90134-7
  6. Pejović M.M. // Radiat. Phys. Chem. 2017. V. 130. P. 221. http://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2016.08.027
  7. Ristic G.S., Vasovic N.D., Kovacevic M., Jaksic A.B. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2011. V. 269. P. 2703. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.08.015
  8. Ristic G.S., Ilic S.D., Andjelkovic M.S., Duane R., Palma A.J., Lalena A.M., Krstic M.D., Jaksic A.B. // Nuclear Instrum. Methods Phys. Res. A. 2022. V. 1029. P. 166473. http://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166473
  9. Lipovetzky J., Holmes–Siedle A., Inza M.G., Carbonetto S., Redin E., Faigon A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2012. V. 59. P. 3133. http://doi.org/10.1109/TNS.2012.2222667
  10. Siebel O.F., Pereira J.G., Souza R.S., Ramirez-Fernandez F.J., Schneider M.C., Galup-Montoro C. // Radiat. Measur. 2015. V. 75. P. 53. http://doi.org/10.1016/j.radmeas.2015.03.004
  11. Kulhar M., Dhoot K., Pandya A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2019. V. 66. P. 2220. http://doi.org/ 10.1109/TNS.2019.2942955
  12. Camanzi B., Holmes-Siedle A.G. // Nature Mater. 2008. V. seven. P. 343. http://doi.org/ 10.1038/nmat2159
  13. Oldham T.R., McLean F.B. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2003. V. 50. P. 483. http://doi.org/10.1109/TNS.2003.812927
  14. Schwank J.R., Shaneyfelt M.R., Fleetwood D.M., Felix J.A., Dodd P.E., Paillet P., Ferlet-Cavrois V. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2008. V. 55. P. 1833. http://doi.org/10.1109/TNS.2008.2001040
  15. Lipovetzky J., Redin E.G., Faigon A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2007. V. 54. P. 1244. http://doi.org/10.1109/TNS.2007.895122
  16. Peng L., Hu D., Jia Y., Wu Y., An P., Jia G. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2017. V. 64. P. 2633. http://doi.org/10.1109/TNS.2017.2744679
  17. Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Stolyarov A.A. // Sensors. 2020. V. 20. P. 2382. http://doi.org/10.3390/s20082382
  18. Andreev V.V., Maslovsky V.M., Andreev D.V., Stolyarov A.A. // Proc. SPIE. 2019. V. 11022. P. 1102207. http://doi.org/10.1117/12.2521985
  19. Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V. // J. Surf. Invest. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. P. 48. http://doi.org/10.1134/S1027451023010056
  20. Lai S.K. // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. P. 2540. http://doi.org/10.1063/1.332323
  21. Arnold D., Cartier E., DiMaria D.J. // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. P. 10278. http://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.10278
  22. Strong A.W., Wu E.Y., Vollertsen R., Sune J., Rosa G.L., Rauch S.E., Sullivan T.D. Reliability Wearout Mechanisms in Advanced CMOS Technologies. Wiley-IEEE Press, 2009. 624 p.
  23. Palumbo F., Wen C., Lombardo S., Pazos S., Aguirre F., Eizenberg M., Hui F., Lanza M. // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. P. 1900657. http://doi.org/10.1002/adfm.201900657

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зонная диаграмма МОП-структуры при радиационном облучении и сильнополевой инжекции электронов: 1 — создание электронно-дырочных пар радиацией; 2 — транспорт дырок; 3 — захват дырок в ловушки; 4 — сильнополевая инжекция электронов; 5 — аннигиляция части дырок инжектированными электронами; 6 — транспорт и разогрев инжектированных электронов; 7 — термализация горячих электронов с созданием дырки.

Скачать (101KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дозовая зависимость сдвига плотности инжекционного тока при поддержании постоянного напряжения на МОП-сенсоре (V0 = 65.5 В), обеспечивающего начальную плотность тока 10 нА/см2 при различной интенсивности радиационного излучения: 1 — 10; 2 — 100 рад/с.

Скачать (72KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Теоретические (сплошные кривые) и экспериментальные (точки) дозовые зависимости плотности радиационно-индуцированного положительного заряда, накапливаемого в подзатворном диэлектрике МОП-структуры при облучении α-частицами: 0 — при отсутствии напряжения на затворе; 1, 2 — при напряжении на затворе 65.5 В и интенсивности излучения 10 (1), 100 рад/с (2).

Скачать (72KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025