Radiační efekty v polovodičích

Garant předmětu:

Vladimír Linhart

Přednášející:

Vladimír Linhart

Cvičící:

Vladimír Linhart

Předmět zajišťuje:

katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření

Anotace:

Cíle předmětu:

Získat hlubší znalosti o fyzikálních principech radiačního poškozování polovodičových struktur a o experimentech zkoumajících radiační problémy.

Obsahové zaměření:

Tento kurz se zabývá analýzou radiačních problémů se zaměřením na nejvýznamnější aspekty, které jsou důležité pro pochopení degradujících efektů, jenž jsou pozorovány v polovodičových zařízeních, v integrovaných obvodech a v elektronických systémech během jejich ozáření. Analýza je věnována jak efektům způsobených jednotlivými částicemi ionizujícího záření (tzv. ?single event effects? a ?soft errors?) tak efektům vytvořených kumulovanou depozicí energie radiačního záření (tzv. ?total ionizing effects?).

Základní témata:

1.Zdroje částic ionizujícího záření vhodné pro radiační testy (radionuklidové zdroje částic alfa, zařízení poskytující neutrony, protony a těžká jádra), základní mechanismy radiačního poškození polovodičových materiálů a zařízení.

2.Kvalitativní popis technologických prvků polovodičových detektorů (polovodiče a semi izolační materiály, usměrňující přechody, ohmické přechody, pasivační vrstvy, ?p-stop?, ?p-spray? a ?moderated p-spray? izolační vrstvy, stripy, pixely, ochranné kroužky).

3.Radiační poškození způsobené kumulovanou depozicí energie v křemíku (poškození povrchu a vnitřku detektoru, NIEL hypotéza, měřené veličiny, proces žíhání, radiační odolnost křemíkových detektorů vyrobených různou technologií).

4.Radiační odolnost detektorů ionizujícího záření založených na jiných materiálech než je křemík (GaAs, CdTe, CZT, ?).

5.Konstrukce detektorů a zobrazovacích jednotek individuálních fotonů založených na technologii CMOS (lavinové diody, režim proporcionální a GM, ochrana předčasného průrazu na hranách silně dopovaných vrstev, principy hašení laviny a následujícího nabíjení).

6.Přehled experimentů zkoumajících radiační odolnost zobrazovacích systémů založených na lavinových diodách.

7.Konstrukce pamětí typu SRAM a strategie zvýšení jejich radiační odolnosti založených jak na změně designu, tak na úpravě výrobního procesu, radiační efekty způsobené integrální dávkou, vratné a nevratné radiační efekty způsobené interakcí jednotlivých částic ionizujícího záření.

8.Přehled experimentů zkoumajících radiační odolnost pamětí typu SRAM.

9.Programovatelná pole (FPGA), vratné a nevratné radiační efekty, detekční a korekční techniky, modely spolehlivosti.

10.Přehled experimentů zkoumajících radiační odolnost FPGA.

11.Autonomní detekce a charakterizace radiačních efektů v dalších typech polovodičových integrovaných obvodů.

Požadavky:

Další požadavky na studenta:

Nastudování série odborných článků na jednotné téma a prezentace nastudovaných znalostí.

Osnova přednášek:

Základní témata:

1.Zdroje částic ionizujícího záření vhodné pro radiační testy (radionuklidové zdroje částic alfa, zařízení poskytující neutrony, protony a těžká jádra), základní mechanismy radiačního poškození polovodičových materiálů a zařízení.

2.Kvalitativní popis technologických prvků polovodičových detektorů (polovodiče a semi izolační materiály, usměrňující přechody, ohmické přechody, pasivační vrstvy, ?p-stop?, ?p-spray? a ?moderated p-spray? izolační vrstvy, stripy, pixely, ochranné kroužky).

3.Radiační poškození způsobené kumulovanou depozicí energie v křemíku (poškození povrchu a vnitřku detektoru, NIEL hypotéza, měřené veličiny, proces žíhání, radiační odolnost křemíkových detektorů vyrobených různou technologií).

4.Radiační odolnost detektorů ionizujícího záření založených na jiných materiálech než je křemík (GaAs, CdTe, CZT, ?).

5.Konstrukce detektorů a zobrazovacích jednotek individuálních fotonů založených na technologii CMOS (lavinové diody, režim proporcionální a GM, ochrana předčasného průrazu na hranách silně dopovaných vrstev, principy hašení laviny a následujícího nabíjení).

6.Přehled experimentů zkoumajících radiační odolnost zobrazovacích systémů založených na lavinových diodách.

7.Konstrukce pamětí typu SRAM a strategie zvýšení jejich radiační odolnosti založených jak na změně designu, tak na úpravě výrobního procesu, radiační efekty způsobené integrální dávkou, vratné a nevratné radiační efekty způsobené interakcí jednotlivých částic ionizujícího záření.

8.Přehled experimentů zkoumajících radiační odolnost pamětí typu SRAM.

9.Programovatelná pole (FPGA), vratné a nevratné radiační efekty, detekční a korekční techniky, modely spolehlivosti.

10.Přehled experimentů zkoumajících radiační odolnost FPGA.

11.Autonomní detekce a charakterizace radiačních efektů v dalších typech polovodičových integrovaných obvodů.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Cíle předmětu:

Získat hlubší znalosti o fyzikálních principech radiačního poškozování polovodičových struktur a o experimentech zkoumajících radiační problémy.

Studijní materiály:

Základní:

1.Krzysztof Iniewski: ?Radiation Effects in Semiconductors?, CRC Press 2011, ISBN: 978-1-4398-2694-2;

2.R.D. Schrimpf, D.M. Fleetwood: ?Radiation Effects and Soft Errors in Integrated Circuits and Electronic Devices?, World Scientific Publishing 2004, ISBN: 981-238-940-7;

3.C. Claeys, E. Simoen: ?Radiation Effects in Advanced Somiconductor Materials and Devices?, Springer-Verlag 2002, ISBN: 3-540-43393-7.

Doporučená:

Odborné články věnované zkoumání radiační odolnosti polohově citlivých polovodičových detektorů ionizujícího záření.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: