脉冲激光参数对硅材料单粒子翻转效应及等效LET的影响研究
编号:107
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更新:2026-11-09 11:52:12 浏览:6次
口头报告
摘要
脉冲激光具有成本低、时空可控性强和实验参数调节灵活等优点,已成为模拟半导体器件单粒子效应的重要手段。然而,激光诱发的能量沉积与重离子入射过程存在差异,二者之间的等效关系受到激光参数及材料载流子激发过程的共同影响。针对这一问题,本文以硅材料为研究对象,引入双电子共振吸收(Two-Electron Resonance Absorption,TERA)机制,建立考虑电子温度、自由载流子浓度、材料掺杂浓度及激光波长影响的动态吸收模型;结合热峰模型,模拟脉冲激光辐照下电子与晶格温度的时空演化,并基于费米-狄拉克分布计算自由载流子密度及总激发电荷,进而建立激光能量与重离子等效线性能量传递(LET)之间的定量关系。在此基础上,系统研究了不同脉冲宽度和波长对激光诱发载流子产生及等效LET的影响规律。结果表明,在相同激光能量下,较短脉冲宽度能够产生更高的峰值电子温度,增强非线性吸收及载流子产生,使等效LET增大、模型计算的阈值能量降低。随着激光波长增加并进入亚带隙区域,材料初始吸收能力减弱,等效LET整体下降,并呈现明显的阈值特征;当电子温度达到TERA激活条件后,不同亚带隙波长之间的响应差异逐渐减小,阈值能量主要受脉冲宽度影响。此外,1260 nm、150 fs条件下的模拟等效LET与已有实验结果在变化趋势和数值量级上具有较好的一致性。本研究揭示了激光脉冲宽度和波长对硅材料能量沉积及载流子产生过程的影响机制,为激光模拟单粒子效应的实验参数选择和激光–重离子等效关系分析提供了理论参考。
关键词
单粒子翻转;脉冲激光;双电子共振吸收;热峰模型;等效LET
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