基于Geant4的单粒子效应计算机模拟研究

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1、ByⅪKaiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofScienceInstituteofModernPhysics，ChineseAcademyofSciencesApril，2013关于学位论文使蠲授权的声明本人在导师指导下完成的论文及褶关的嚣疑务作品，知识产权蜷属中国科学院近代物理研究所。本人完全了解中匿科学院近代物理研究所有关保存、使用学位论文的规定，同意研

2、究所保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸制版和电子敝，允许论文被查阅和借阅；本人授权中匡科学院近代物理磷究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离所后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成累时，第一署名单位仍然为中国科学院近代物理研宄所。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名：型导爆签名：丰一A，；寸{魏原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他入已经发表或来发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已

3、经注蹶引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本入承担。论文作者签名：盈塾型日期：加舄、6．牛致谢三年的硕士研究生学习生活马上就要结束了，在这里向曾经帮助过我的老师、同学、朋友、亲人表示最真诚的谢意．首先感谢我的导师刘杰研究员，她宽容、开朗、严谨、细致的作风一直是我工作学习中的榜样．在工作学习上，刘老师对我严格要求，从论文的选题到最后的反复修改、润色，刘老师始终认真负责、不厌其烦地给予我细致的指导，帮助我开阔思路，不断进步．在生活上，刘老师又是那

4、么的温柔体贴，刘老师还经常邀请我们到家里来，和我们谈天，为我们做美味的菜肴，让远离故乡的我找到了家的感觉．感谢侯明东老师、孙友梅老师和研究生部的邱嵘老师、华明漪老师，谢谢他们对我学习上的指导和生活上的帮助．感谢所有师兄、师姐、师弟、师妹，永远也不会忘记和你们一起爬山、喝酒、打球、奋斗的日子．最后感谢一直在背后默默支持我的家人，你们是我一生中最值得珍惜的宝贵财富．习凯2013年4月摘要本文利用基于Geant4的计算机模拟研究方法探索了纳米器件中影响单粒子效应的作用机制，并利用CREME96软件计算了器件的空间错误率．主要工作和结果为：(1)利用Geant4模

5、拟的方法得到重离子在灵敏区内产生6电子分布的规律并研究了其对微电子器件单粒子翻转效应的影响．结果表明入射离子单核能越高，产生6电子分布的径向范围越大：单核能相同的不同种离子原子序数越大其产生的电子密度越大．6电子分布和器件结构共同影响单粒子翻转．器件各灵敏区间距越小多位翻转率越高，多位翻转率随入射离子能量的升高会产生一个峰值点．在该峰值点与布喇格峰之间多位翻转率随离子LET值升高而降低：在其他区域多位翻转率随LET值的升高而升高．多位翻转峰值的位置不仅取决于器件结构而且与入射离子产生的6电子分布有关．该峰值代表了6电子对器件多位翻转的最大影响．(2)利用G

6、eant4模拟的方法研究了入射离子种类、能量和器件灵敏区厚度对入射离子在器件灵敏区中沉积能量离散的影响．模拟结果表明，虽然沉积能量离散随离子质量和能量的升高而升高，但这种趋势并不是特别明显．沉积能量离散对器件灵敏区厚度具有较强的依赖性，沉积能量离散的方差(峰的半高全宽)明显随器件灵敏层厚度的减小而增加，对于17Dm厚的灵敏层，能量离散方差为±1％；而对于150nm厚的灵敏层能量离散方差升高到±50％．最后将Geant4模拟结果与实验结果进行了对比，两者在趋势上是相符的．(3)对中国暗物质探测卫星电磁量能器的一款核心器件一vA32抗单粒子闩锁性能进行了评估．

7、首先在兰州重离子加速器上对Vh32芯片的单粒子闩锁效应进行了测试，得到单粒子闩锁截面随LET变化曲线，将曲线进行Weibull拟合，再使用CREME96软件得到器件单粒子闩锁空间错误率报告．在CREME96使用过程中，详细介绍了灵敏区几何参数、漏斗效应参数等参数的选取办法，使得到的空TT摘要间错误率为保守值，即，器件真实的空间错误率不会比预测值高．关键词：单粒子效，Geant4，5电子分布，多位翻转，CREME96ⅡABSTRACTStudyofSingleEventEffectsBasedonGeant4xiKai(CondensedMatterPhys

8、ics)Thispaperstudiesthemechanisms