质子、中子、<sup>60</sup>Co-γ射线辐照对电荷耦合器件饱和输出电压的影响

汪波; 文林; 李豫东; 郭旗; 汪朝敏; 王帆; 任迪远; 曾骏哲; 武大猷

质子、中子、⁶⁰Co-γ射线辐照对电荷耦合器件饱和输出电压的影响

汪波^1,2,
文林^1,2,
李豫东¹,
郭旗¹,
汪朝敏³,
王帆^1,2,
任迪远¹,
曾骏哲^1,2,
武大猷^1,2

1.
中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室;新疆电子信息材料与器件重点实验室中国科学院新疆理化技术研究所,新疆乌鲁木齐 830011;
2.
中国科学院大学,北京 100049;
3.
重庆光电技术研究所,重庆 400060

基金项目:

国家自然科学基金(11005152);中国科学院“西部之光”人才培养计划重点项目“CCD的空间位移损伤效应及评估技术研究”

详细信息

作者简介:
汪波(1988-),男,博士生,从事光电成像器件空间辐照效应方面的研究。Email:chenxing198889@163.com

中图分类号: TP212.14;TN386.5

Degradation of saturation output of CCD induced by proton, neutron and cobalt-60 irradiation

Wang Bo^1,2,
Wen Lin^1,2,
Li Yudong¹,
Guo Qi¹,
Wang Chaomin³,
Wang Fan^1,2,
Ren Diyuan¹,
Zeng Junzhe^1,2,
Wu Dayou^1,2

1.
Key Laboratory of Functional Materials and Devices under Special Environments,CAS;Xinjiang Key Laboratory of Electric Information Materials and Devices;Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry,CAS,Urumqi 830011,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;
3.
Chongqing Optoelectronics Research Institute,Chongqing 400060,China

摘要: 对国产工艺的电荷耦合器件进行了质子、中子、60Co-射线辐照试验,研究了不同粒子辐照对器件饱和输出电压的影响。试验结果显示在质子、射线辐照下,电荷耦合器件的饱和输出电压显著退化,而在1 MeV中子辐照下,饱和输出电压基本保持不变,表现出较好的抗中子能力。分析认为饱和输出电压的退化主要受电离总剂量效应影响,一方面辐射感生界面态导致阈值电压正向漂移使耗尽层可存储最大电荷量下降;另一方面电离辐射损伤使电荷耦合器件片上放大器增益减小导致饱和输出电压下降。
- 电荷耦合器件 /
- 高能粒子辐照 /
- 饱和输出电压 /
- 电离总剂量效应
Abstract: The key results of multiple saturation output characterization campaigns of charge coupled device(CCD) were presented. These characterizations encompassed proton, neutron and cobalt-60 irradiation tests at room temperature and annealing. This gives us the opportunity to discuss differences and similarities on CCDs of degradation of saturation output induced by proton, neutron and cobalt-60 radiation. The experiments show that the saturation output is degraded markedly induced by total ionizing dose, degradations of saturation output at different total dose and the recovery after annealing were compared, while no obvious degradation after neutron irradiation(neutron irradiation only induced displacement damage). Mechanisms for these saturation output changes were discussed, saturated output degradation mainly caused by threshold voltage decreases of irradiation, resulting in full-well capacity decline. In addition, the gain of the output amplifier was decreased by total ionizing dose. Further insight on the underlying physical mechanisms could be gained by simulating the charged particle track influence on the pixel electric fields, along with the diffusion, drift, and recombination processes that occur between charge generation and collection.
- charge coupled device /
- high-energy particle irradiation /
- saturation output voltage /
- total ionizing dose effects

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质子、中子、⁶⁰Co-γ射线辐照对电荷耦合器件饱和输出电压的影响

作者简介:
汪波(1988-),男,博士生,从事光电成像器件空间辐照效应方面的研究。Email:chenxing198889@163.com

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1. 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室;新疆电子信息材料与器件重点实验室中国科学院新疆理化技术研究所,新疆乌鲁木齐 830011;

2. 中国科学院大学,北京 100049;

3. 重庆光电技术研究所,重庆 400060

作者简介:
汪波(1988-),男,博士生,从事光电成像器件空间辐照效应方面的研究。Email:chenxing198889@163.com

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Degradation of saturation output of CCD induced by proton, neutron and cobalt-60 irradiation

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质子、中子、60Co-γ射线辐照对电荷耦合器件饱和输出电压的影响

作者简介: 汪波(1988-),男,博士生,从事光电成像器件空间辐照效应方面的研究。Email:chenxing198889@163.com

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质子、中子、60Co-γ射线辐照对电荷耦合器件饱和输出电压的影响

1. 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室;新疆电子信息材料与器件重点实验室 中国科学院新疆理化技术研究所,新疆 乌鲁木齐 830011; 2. 中国科学院大学,北京 100049; 3. 重庆光电技术研究所,重庆 400060

作者简介: 汪波(1988-),男,博士生,从事光电成像器件空间辐照效应方面的研究。Email:chenxing198889@163.com

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1. 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室;新疆电子信息材料与器件重点实验室中国科学院新疆理化技术研究所,新疆乌鲁木齐 830011;

2. 中国科学院大学,北京 100049;

3. 重庆光电技术研究所,重庆 400060

作者简介:
汪波(1988-),男,博士生,从事光电成像器件空间辐照效应方面的研究。Email:chenxing198889@163.com