为获得对In0.53Ga0.47As/In P材料在电子束辐照下的光致发光谱变化规律,开展了1 Me V电子束辐照试验,注量为5×1012—9×1014cm-2.样品选取量子阱材料和体材料,在辐照前后,进行了光致发光谱测试,得到了不同结构In0.53Ga0.47As/In P材料在1 Me V电子束辐照下的不同变化规律;对比分析了参数退化的物理机理.结果显示:试验样品的光致发光峰强度随着辐照剂量增大而显著退化.体材料最先出现快速退化,而五层量子阱在注量达到6×1014cm-2时,就已经退化至辐照前的9%.经分析认为原因有:1)电子束进入样品后,与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,致使产生的激子数量减少,光致发光强度降低;电子束辐照在材料中引入缺陷,增加了非辐射复合中心密度,导致载流子迁移率降低.2)量子阱的二维限制作用使载流子运动受限,从而能够降低载流子与非辐射复合中心的复合概率;敏感区域截面积相同条件下,体材料比量子阱材料辐射损伤更为严重.3)量子阱的层数越多,则异质结界面数越多,相应的产生的界面缺陷数量也随之增多,辐射损伤越严重.
对某国产0.5μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)N阱工艺CMOS有源像素传感器的电离总剂量效应进行了研究,通过60Co-γ射线辐照试验,着重分析了对辐射最敏感的暗信号和暗信号非均匀性随总剂量退化的物理机理.实验发现,随着辐照剂量的增加,暗信号和暗信号非均匀性显著退化,并且静态偏置条件下器件的辐射损伤最大.暗信号退化的主要原因是光电二极管pn结和复位晶体管源端N+/Psub结表面边界周围的SiO2产生了大量的界面态;暗信号非均匀性显著退化是由于光电二极管的暗信号增大引起.上述工作可为深入研究CMOS有源像素传感器的抗辐射加固及其辐射损伤评估提供参考.
