CN109471148A - 利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置，采用InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件作为探测器，经研究发现，该类型探测器在经受质子辐照后，其稳态输出性能随质子辐射剂量的增加而呈成线性减小的响应关系，因此本发明利用该探测器的特点开展质子位移损伤探测，相比电离总剂量转换得到位移损伤剂量，克服了通常试验模拟源非理想单能及次级辐射的影响，相比已有的用LED做位移损伤探测，测试系统简单实用，消除了光学耦合引入的误差。

Description

利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置
技术领域
本发明属于辐射测量技术领域，具体涉及利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置。
背景技术
卫星激光通信技术是解决高速卫星通信数据率瓶颈的有效手段，已受到世界各国的广泛重视。日本、欧洲、美国、中国等已经相继开展了空间试验，并获得了星间及星地链路激光通信试验的成功。现在各国已将卫星激光通信技术的实用化与小型化作为研究重点。
卫星激光通信终端工作在空间辐射环境中，空间辐射效应，特别是位移损伤效应会导致激光器性能的严重下降，影响卫星激光通信系统的性能稳定性，因此在航天器设计中选择器件时必须考虑空间辐射环境对电子器件和光电器件产生的辐射效应影响，以保证其在空间辐射环境中完成预定的功能。新型光电器件和电子器件在空间环境中应用，移位损伤成为决定器件抗辐射能力的主要因素，移位损伤效应引起了国际航天机构广泛的重视，近年来多种新型器件空间应用位移损伤成为考核重点。
空间辐射环境是不同能量、多种成分粒子组成的复合环境，在地面上重现是不可能或者不经济的。辐射效应研究的一个重要内容就是建立某种等效性原理，以达到通过地面有限试验，掌握器件在复杂空间环境中的性能衰降规律的目的。对于移位损伤等效性关系的研究，目前国际上给出了移位损伤剂量模型来把空间不同成分辐射粒子的位移损伤效应等效到某种单一能量的粒子上，因此地面辐射模拟源位移损伤剂量的探测成为开展空间用器件地面考核的关键。
位移损伤剂量测量方法主要有两种，第一种是由电离总剂量推出或用法拉第筒测出粒子注量，然后又由粒子注量推算出位移损伤剂量，这种方法的缺点在于通常地面辐射模拟源都不是严格的单能，在电离总剂量转化成注量过程中存在较大误差，再次在样品点次级辐射会对电离总剂量产生不确定性干扰。第二种是直接探测位移损伤剂量，目前主要是用LED做为探测器探测位移损伤剂量，用LED探测位移损伤的缺点是由于测试时光学耦合产生的误差较大，测试复杂度高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置，可以消除光学耦合引入的误差，提高精度。
利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法，包括如下步骤：
第一步：采用InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件作为探测器，对该探测器进行供电，并控制供电电流从小到大线性增加，当探测器开始出光且出光稳定后，记录此时的供电电流，即为探测器未经质子辐照时的阈值电流；
第二步：使用标准质子源对探测器进行辐照，同时监测辐照时的质子剂量；辐照后开始对该探测器进行供电，并控制供电电流从小到大线性增加，当探测器开始出光且出光后，记录此时的供电电流，即为探测器在该质子辐照剂量下的阈值电流；
第三步：不断改变质子辐照剂量，并获得探测器对应的阈值电流，由此得到探测器阈值电流与质子位移损伤剂量的曲线关系图；
第四步：在测试其它光电器件在某一特定辐照下的质子位移损伤剂量时，将InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件置于该特定辐照中，并获得阈值电流，再查阅第三步获得的阈值电流随质子辐照剂量的曲线关系图，该阈值电流对应的质子位移损伤剂量即为被测光电器件在该特定辐照下的位质子移损伤辐射剂量。
较佳的，各次质子辐照后在10分钟内完成探测器阈值电流的测量。
一种测量质子位移损伤剂量方法的装置，包括5V电源、运算放大器及三极管；5V电源的正端依次串接电阻R1和可变电阻R2后接地；运算放大器的正向输入端接在电阻R1和可变电阻R2之间；运算放大器的反向输入端串接电阻R4后接地；运算放大器的输出端串接电阻R3后接三极管的基极；三极管的发射极接在运算放大器的反向输入端，集电极依次串接探测器和电流计后接在正5V电源上。
本发明具有如下有益效果：
本发明的一种利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法及装置，采用InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件作为探测器，经研究发现，该类型探测器在经受质子辐照后，其稳态输出性能随质子辐射剂量的增加而呈成线性减小的响应关系，因此本发明利用该探测器的特点开展质子位移损伤探测，相比电离总剂量转换得到位移损伤剂量，克服了通常试验模拟源非理想单能及次级辐射的影响，相比已有的用LED做位移损伤探测，测试系统简单实用，消除了光学耦合引入的误差。
附图说明
图1为发明中阈值电流变化与对应位移损伤剂量的响应曲线；
图2本发明实施例提供的阈值电流测试电路。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的一种位移损伤剂量探测方法，具体过程如下：
第一步：采用InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件作为探测器，对该探测器进行供电，并控制供电电流从小到大线性增加，当探测器开始出光并稳定后，记录此时的供电电流，即为探测器未经质子辐照时的阈值电流；
第二步：使用标准质子源对探测器进行辐照，同时监测辐照时的质子剂量；辐照后开始对该探测器进行供电，并控制供电电流从小到大线性增加，当探测器开始出光并稳定后，记录此时的供电电流，即为探测器在该质子辐照剂量下的阈值电流；其中，各次辐照后在10分钟内完成探测器阈值电流的测量。
第三步：逐渐增加质子辐照剂量，并获得探测器对应的阈值电流，由此得到探测器阈值电流变化与质子位移损伤剂量的曲线关系图，如图1所示。
第四步：在测试其它光电器件在某一特定辐照下的质子位移损伤剂量时，将InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件置于该特定辐照中，并获得阈值电流，再查阅阈值电流随质子辐照剂量的变化曲线即图1，该阈值电流对应的质子位移损伤剂量即为被测光电器件在该特定辐照下的位质子移损伤辐射剂量。
实施例：
本实施例提供了一种探测器的阈值电流测试电路，如图2所示，正5V电源依次串接电阻R1和可变电阻R2后接地；运算放大器的正向输入端接在电阻R1和可变电阻R2之间；运算放大器的反向输入端串接电阻R4后接地；运算放大器的输出端串接电阻R3后接三极管的基极；三极管的发射极接在运算放大器的反向输入端，集电极依次串接探测器和电流计后接在正5V电源上；该测试电路采用电流反馈来实现恒流驱动，所需电源为5V稳压源，能够提供0～100mA可调电流，通过调节可变电阻R2的阻值，可调节对探测器的供电电流大小；该电路的原理为：
电阻R4两端电压：
电阻R4的电流为：
电流计测量值：
IB是三极管的控制电流，由于远大于IB，因此
所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：采用InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件作为探测器，对该探测器进行供电，并控制供电电流从小到大线性增加，当探测器开始出光且出光稳定后，记录此时的供电电流，即为探测器未经质子辐照时的阈值电流；
第二步：使用标准质子源对探测器进行辐照，同时监测辐照时的质子剂量；辐照后开始对该探测器进行供电，并控制供电电流从小到大线性增加，当探测器开始出光且出光后，记录此时的供电电流，即为探测器在该质子辐照剂量下的阈值电流；
第三步：不断改变质子辐照剂量，并获得探测器对应的阈值电流，由此得到探测器阈值电流与质子位移损伤剂量的曲线关系图；
第四步：在测试其它光电器件在某一特定辐照下的质子位移损伤剂量时，将InAs/GaAs材料制成的量子点半导体器件置于该特定辐照中，并获得阈值电流，再查阅第三步获得的阈值电流随质子辐照剂量的曲线关系图，该阈值电流对应的质子位移损伤剂量即为被测光电器件在该特定辐照下的位质子移损伤辐射剂量。
2.如权利要求1所述的利用量子点半导体器件测量质子位移损伤剂量方法，其特征在于，各次质子辐照后在10分钟内完成探测器阈值电流的测量。
3.一种实现权利要求1所述的测量质子位移损伤剂量方法的装置，其特征在于，包括5V电源、运算放大器及三极管；5V电源的正端依次串接电阻R1和可变电阻R2后接地；运算放大器的正向输入端接在电阻R1和可变电阻R2之间；运算放大器的反向输入端串接电阻R4后接地；运算放大器的输出端串接电阻R3后接三极管的基极；三极管的发射极接在运算放大器的反向输入端，集电极依次串接探测器和电流计后接在正5V电源上。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697000A (zh) * 2009-10-13 2010-04-21 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种航天器器件位移损伤剂量探测方法
CN101763446A (zh) * 2009-12-30 2010-06-30 北京大学 一种cmos器件辐照位移损伤的估算方法
CN201608703U (zh) * 2010-03-05 2010-10-13 中国电子科技集团公司第十三研究所 低输入电流光电耦合器
CN104007339A (zh) * 2014-05-16 2014-08-27 中国空间技术研究院 一种采用远距离传输方式的光电耦合器电参数在线测试系统及其方法
US20140312239A1 (en) * 2013-03-11 2014-10-23 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Microelectronic Displacement Damage Dose Detector
CN104459372A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 中国科学院新疆理化技术研究所 基于p-i-n结构的位移损伤剂量探测方法
CN106404810A (zh) * 2016-10-19 2017-02-15 哈尔滨工业大学 芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法
CN107545098A (zh) * 2017-07-28 2018-01-05 中国空间技术研究院 化合物器件空间连续谱质子位移损伤地面等效评估方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697000A (zh) * 2009-10-13 2010-04-21 中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所 一种航天器器件位移损伤剂量探测方法
CN101763446A (zh) * 2009-12-30 2010-06-30 北京大学 一种cmos器件辐照位移损伤的估算方法
CN201608703U (zh) * 2010-03-05 2010-10-13 中国电子科技集团公司第十三研究所 低输入电流光电耦合器
US20140312239A1 (en) * 2013-03-11 2014-10-23 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Microelectronic Displacement Damage Dose Detector
CN104007339A (zh) * 2014-05-16 2014-08-27 中国空间技术研究院 一种采用远距离传输方式的光电耦合器电参数在线测试系统及其方法
CN104459372A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 中国科学院新疆理化技术研究所 基于p-i-n结构的位移损伤剂量探测方法
CN106404810A (zh) * 2016-10-19 2017-02-15 哈尔滨工业大学 芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法
CN107545098A (zh) * 2017-07-28 2018-01-05 中国空间技术研究院 化合物器件空间连续谱质子位移损伤地面等效评估方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.BOGAERTS: "total dose and displacement damage effects in a radiationhardened cmos aps", 《IEEE》 *
于新: "3 MeV质子辐照条件下DC/DC位移损伤机理研究", 《现代应用物理》 *
吴宜勇: "位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程", 《物理学报》 *
李铮;于庆奎;罗磊;孙毅;梅博;唐民;: "宇航用双极器件和光电耦合器位移损伤试验研究" *
杨生胜;高欣;冯展祖;王俊;把得东;曹洲;: "空间激光通信系统光电器件辐射效应研究" *

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