Применение лазер-плазменного ускорителя протонов для исследования одиночных радиационных эффектов в микроэлектронном устройстве

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На фемтосекундной лазерной установке мощностью 200 ТВт проведены эксперименты по облучению пучками ускоренных лазером протонов микроконтроллера, изготовленного по топологической норме 180 нм. Частицы с энергиями до 6 МэВ генерировались на тыльной поверхности алюминиевых фольг толщиной 6 мкм. После облучения в памяти микроконтроллера зарегистрированы сбои. Установлено, что сбои носят характер одиночных радиационных эффектов, восстановлено сечение данных эффектов. Проведенные эксперименты демонстрируют возможность применения лазерных ускорителей для исследования одиночных радиационных эффектов в микроэлектронных устройствах под действием низкоэнергетичных протонов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. В. Сафронов

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Автор, ответственный за переписку.
Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

В. А. Флегентов

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

С. А. Горохов

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

Н. Н. Шамаева

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

А. С. Тищенко

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

Д. О. Замураев

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

А. Л. Шамраев

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

С. Ф. Ковалёва

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

Н. А. Фёдоров

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

С. М. Дубровских

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

А. С. Пилипенко

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

А. С. Кустов

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

Е. А. Шибаков

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

А. В. Потапов

Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. академика Е.И. Забабахина Российского федерального ядерного центра

Email: dep5@vniitf.ru
Россия, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

Список литературы

  1. Kobayashi D. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2021. V. 68. № 2. P. 124. http://doi.org/10.1109/TNS.2020.3044659
  2. Rodbell K.P., Heidel D.F., Tang H.H.K. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2007. V. 54. P. 2474. http://doi.org/10.1109/TNS.2007.909845
  3. Heidel D.F., Marshall P.W., LaBel K.A. et al. // IEEE Trans. Nucl. 2008. Sci. V. 55. P. 3394. http://doi.org/10.1109/TNS.2008.2005499
  4. Sierawski B.D., Pellish J.A., Reed R.A. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2009. V. 56. P. 3085. http://doi.org/10.1109/TNS.2009.2032545
  5. Lawrence R.K., Ross J.F., Haddad N.F., Reed R.A. Albrecht D.R. // IEEE Radiation Effects Data Workshop, Quebec. 2009. P.123. http://doi.org/10.1109/REDW.2009.5336302
  6. Cannon E.H., Cabanas-Holmen M., Wert J. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2010. V. 57. P. 3493. http://doi.org/10.1109/TNS.2010.2086482
  7. Pellish J.A., Marshall P.W., Rodbell K.P. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2014. V. 61. P. 2896. http://doi.org/10.1109/TNS.2014.2369171
  8. Ye B., Liu J., Wang T.S. et al. // Nucl. Instrum. Meth. B. 2017. V. 406. P. 443. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2017.03.162
  9. Akhmetov А.О., Sorokoumov G.S., Smolin A.A., Bobrovsky D.V., Boychenko D.V., Nikiforov A.Y. Shemyakov A.E. // Proc. 31th Int. Conf. on Microelectronics (MIEL). Nis, Serbia. 2019. P. 107. http://doi.org/10.1109/MIEL.2019.8889634
  10. Dodds N.A., Schwank J.R., Shaneyfelt M.R. et al. // IEEE Trans. Nucl.Sci. 2014. V. 61 P. 2904. http://doi.org/10.1109/TNS.2014.2364953
  11. Радиационная стойкость изделий ЭКБ. / Под ред. А.И. Чумакова, М.: НИЯУ МИФИ, 2015.
  12. Kim I J., Pae K.H., Choi I.W. et al. // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 070701. http://doi.org/10.1063/1.4958654
  13. Wagner F., Deppert O., Brabetz C. et al. // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 205002. http://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.205002
  14. Higginson A., Gray R.J., King M. et al. // Nature Comm. 2018. V. 9. V. 724. http://doi.org/10.1038/s41467-018-03063-9
  15. Zeil K, Kraft S.D., Bock S et al. // New J. Phys. 2010. V. 12. P. 045015. http://doi.org/10.1088/1367-2630/12/4/045015
  16. Neely D., Foster P., Robinson A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 021502. http://doi.org/10.1063/1.2220011
  17. Pirozhkov A.S., Mori M., Yogo A. et al. // Proc. SPIE 7354. 2009. P. 735414. http://doi.org/10.1117/12.820635
  18. Nishiuchi M., Daito I., Ikegami M. et al. // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. P. 061107. http://doi.org/10.1063/1.3078291
  19. Wilks S.C., Langdon A.B., Cowan T.E. et al. // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. P. 542. http://doi.org/10.1063/1.1333697
  20. Ziegler J.F., Biersak J.P., Littmark U. The stopping and Range of Ions in Solids. Vol. 1. New York: Pergamon, 1985. P. 53.
  21. Ackermann M.R., Mikawa R.E., Massengill L.W., Diehl S.E. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1986. V. 33. № 6. P. 1524. http://doi.org/10.1109/TNS.1986.4334635
  22. King M.P., Reed R.A., Welleret R.A. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2013. V. 60. №6. P. 4122. http://doi.org/10.1109/TNS.2013.2286523
  23. Sierawski B.D., Mendenhall M.H., Reed R.A.et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. V. 57. P. 3273. 2010. http://doi.org/10.1109/TNS.2010.2080689

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментов.

Скачать (73KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр протонов в эксперименте №804-04 при энергии лазерного импульса на мишени 1.60 Дж. Измерения выполнены под углом 10° к нормали мишени.

Скачать (26KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости максимальной энергии протонов (а), флюенса протонов, эмитируемых по нормали к мишени (б), флюенса протонов, эмитируемых под углом 10° к нормали мишени (в) от энергии лазерного импульса. Сплошные линии – аппроксимации с параметрами, указанными на соответствующих графиках.

Скачать (98KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость количества сбоев в памяти МК после облучения пучком лазерно-ускоренных протонов от энергии лазерного импульса. Сплошная линия – аппроксимация экспоненциальной функцией.

Скачать (21KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость мощности поглощенной дозы на поверхности МК и в чувствительной области (на глубине 10.6 мкм) от энергии протонов. Расчет выполнен для спектра протонов, зарегистрированного в эксперименте №804-04 (см. рис. 2).

Скачать (31KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость количества сбоев от напряжения питания МК. Эксперименты проведены при энергиях лазерного импульса от 1.4 до 1.7 Дж. Сплошная линия – аппроксимация экспоненциальной функцией.

Скачать (27KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024