[发明专利]一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种表征不同类型粒子辐照诱导电离和位移缺陷形成与退火状态的一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件及其制备方法，属于核科学与技术领域。本发明包括集电区、基区、n个发射区、发射极、基极和集电极；集电区的掺杂浓度小于1E15/cm³；基区外边缘的长边距集电区外边缘的距离d范围为0.1～300μm，基区外边缘的宽边距集电区外边缘的距离e的范围为0.1～300μm；基区掺杂浓度为1E15/cm³～1E17/cm³；发射区的长边a与宽边b的比值在500:1～1:500范围内，扩散结深度在0.1μm至3.0μm之间；相邻两个发射区的间距不小于a/2、不大于5a；发射区掺杂浓度为5E15/cm³～1E20/cm³。

技术领域

本发明属于核科学与技术领域，尤其涉及一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件及其制备方法。

背景技术

航天器在轨服役过程中，会受到各种空间环境的影响，其中，以空间带电粒子辐射环境影响最为突出。在宇宙空间中存在着相当数量的高能带电粒子。空间高能粒子环境一般是指电子的能量大于40keV，质子或中子的能量大于1MeV，重离子的能量大于1MeV/u。实际空间辐射环境中的高能带电粒子能量达到几十keV至数百MeV以上，会对在轨航天器造成严重威胁。高能带电粒子辐射易于使航天器上电子器件受到损伤，导致航天器在轨服役寿命与可靠性下降。空间高能带电粒子源主要包括地球辐射带、银河宇宙线及太阳宇宙线三类。

在空间辐射环境中的大多数带电粒子(如质子、电子及重离子)既能产生电离辐射效应，又能产生位移辐射效应。当这些带电粒子入射到材料或器件时，一般会同时产生电离和位移损伤效应，这两种效应会呈现一种相互竞争的机制。这些粒子的实际电离和位移辐射损伤能力如何表征和检测是目前辐射效应研究的一个难点和热点问题。

发明内容

本发明针对电离缺陷和位移缺陷特征及影响机制，提出用于分离和检测不同类型带电粒子的辐射损伤能力，来表征不同类型粒子辐照诱导电离和位移缺陷形成与退火状态的一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件及其制备方法。

本发明的一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件，所述器件包括集电区、基区、n个发射区、发射极、基极和集电极；

集电区位于基区的外围，所述集电区的掺杂浓度小于1E15/cm³；

所述基区的外边缘为长方形，基区外边缘的长边距集电区外边缘的距离d范围为0.1～300μm，基区外边缘的宽边距集电区外边缘的距离e的范围为0.1～300μm；

基区掺杂浓度为1E15/cm³～1E17/cm³；

以基区中心坐标为中心，形成n个长方形的发射区，n为大于1的正整数；

所述发射区的长边a与宽边b的比值在500:1～1:500范围内，扩散结深度在0.1μm至3.0μm之间；相邻两个发射区的间距不小于a/2、不大于5a；

发射区掺杂浓度为5E15/cm³～1E20/cm³；

发射极同时从n个发射区的顶部引出，基极从基区的顶部引出；

集电极从集电区的底部引出。

优选的是，所述集电区、基区、n个发射区之间设置有隔离区。

优选的是，所述集电区掺杂的元素为硼元素。

优选的是，所述基区掺杂的元素为硼元素。

优选的是，所述发射区掺杂的元素为磷元素。

本发明还提供一种同时产生电离和位移缺陷信号的器件的制备方法，所述方法包括如下步骤：