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[氮化镓]GaN中质子反冲离子的LET和射程特性

这篇文件是一篇关于氮化镓(GaN)中质子反冲离子的线性能量转移(LET)和射程特性的研究论文,发表在《IEEE Transactions on Nuclear Science》2021年5月的期刊上。论文的主要内容包括:

  1. 研究背景:氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMTs)在航天电子领域受到越来越多的关注。虽然GaN在电子迁移率和热导率方面优于硅(Si)和砷化镓(GaAs),但其辐射硬度(radiation hardness)需要进一步研究,以确保在空间环境中的可靠性。

  2. 研究目的:通过分析GaN中质子反冲重离子的LET和射程,建立对GaN设备辐射耐受性的理解,并将这些知识应用于新兴技术。

  3. 实验方法

    • 使用SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)代码计算由质子辐照GaN产生的每种离子的LET。
    • 利用MCNPX(Monte Carlo N-Particle Transport X)和Los Alamos High Energy Transport Codes进行模拟,研究质子与GaN和Si目标相互作用产生的离子分布。
  4. 研究结果

    • 在GaN中,质子辐照产生的最高原子序数的离子是锗(Z=32),而在Si中是磷(Z=15)。
    • GaN中的高LET离子种类和数量与Si有显著差异,特别是在高能质子辐照下。
    • 质子辐照GaN产生的高LET离子的最大值可达27.5 MeV-cm2/mg,而Si中的最高值为16 MeV-cm2/mg。

  5. 结论

    • GaN和Si在质子辐照下的LET和射程特性有显著差异,不能简单地将Si的技术模型应用于GaN。
    • 辐射测试方法和要求可能需要针对GaN设备进行调整,以适应质子辐照下产生的不同种类和数量的离子。
    • 对于空间应用,低能质子辐照下的GaN可能不需要特别调整,但在高能质子辐照下,GaN设备可能会经历更高的LET离子,需要特别注意。

这篇论文对于理解和改进GaN设备在辐射环境下的性能具有重要意义,特别是在航天和高能粒子辐照环境中。

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