當(dāng)存儲信息出現(xiàn)錯亂，

當(dāng)衛(wèi)星姿態(tài)突然失控，

當(dāng)氣象衛(wèi)星錯誤預(yù)報了天氣，

當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)信號播發(fā)異常，

這些問題可能都歸咎于一個物理現(xiàn)象

——空間輻射效應(yīng)。

質(zhì)子作為空間輻射環(huán)境的主要成分，

會引發(fā)電子器件產(chǎn)生單粒子效應(yīng)，

這是造成航天器在軌故障

乃至災(zāi)難性后果的主要因素之一。

（圖源網(wǎng)絡(luò)）

近日，原子能院抗輻照應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心對經(jīng)典的電子器件質(zhì)子單粒子效應(yīng)（SEE）截面預(yù)測模型——突發(fā)產(chǎn)生率（BGR）模型進行了證明與修正，修正后的模型有助于深入開展質(zhì)子單粒子效應(yīng)機制研究，并為建立更為可靠的器件空間抗輻射性能評估方法提供助力；同時，經(jīng)修正的模型也適用于中子單粒子效應(yīng)，為開展日益受到關(guān)注的大氣中子單粒子效應(yīng)研究提供了重要工具。該研究成果發(fā)表于電子器件領(lǐng)域國際頂級期刊《IEEE Electron Device Letters》（《電氣與電子工程師協(xié)會電子器件快報》），其影響因子為4.9。論文第一作者和通訊作者為原子能院核物理研究所副研究員韓金華。

質(zhì)子SEE截面預(yù)測模型是單粒子效應(yīng)研究的重要方向，對于評估器件在空間中的抗輻射性能、保障航天器的安全可靠運行具有重要應(yīng)用價值。作為一種已得到廣泛應(yīng)用的經(jīng)典模型，BGR模型能夠基于重離子SEE截面預(yù)測質(zhì)子SEE截面。然而已有文獻中缺乏具體證明過程，領(lǐng)域內(nèi)研究者對其中的參數(shù)敏感體積的電荷收集效率C存在疑惑，且模型預(yù)測結(jié)果不理想，特別是在高能處的變化趨勢與實驗結(jié)果不相符?；谶@些問題，研究團隊開展了本次研究。

此次研究對BGR模型進行了詳細證明和修正，指出參數(shù)C不應(yīng)出現(xiàn)在模型中，引入了核反應(yīng)體積的概念，使預(yù)測結(jié)果的調(diào)整范圍更大。研究還對模型中關(guān)鍵的BGR函數(shù)的計算施加了約束條件，解決了高能質(zhì)子核反應(yīng)會在敏感體積內(nèi)引發(fā)不合理的過大能量沉積問題，從而在高能處給出正確的質(zhì)子SEE截面的變化趨勢。研究團隊針對4款不同特征尺寸的靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）開展了單粒子效應(yīng)實驗，證實修正后的BGR模型預(yù)測的質(zhì)子SEE截面與原始模型相比有了顯著改善。

修正前后BGR模型對4款不同特征尺寸SRAM器件的預(yù)測結(jié)果

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金青年基金和聯(lián)合基金、財政部穩(wěn)定支持等項目的資助。