不同注量率质子辐照对CCD参数 退化的影响分析

李豫东， 文 林， 郭 旗， 何承发，周 东， 冯 婕， 张兴尧， 于 新

(1. 中国科学院 特殊环境功能材料与器件重点实验室， 乌鲁木齐 830011; 2. 新疆电子信息材料与器件重点实验室， 乌鲁木齐 830011; 3. 中国科学院 新疆理化技术研究所， 乌鲁木齐 830011)

电荷耦合器件(charge coupled device, CCD)是空间科学探测应用主要的图像传感器之一[1-3]，在空间辐射环境中，其性能易受各种射线粒子辐射的影响。空间辐射环境中质子是注量率最大的射线粒子，它对CCD暗信号、电荷转移效率等参数的退化影响较大[4-7]。这些参数的退化与入射质子在CCD内产生的缺陷类型及缺陷能级密切相关。Hopkinson等研究表明：电离损伤缺陷会导致CCD表面暗信号增加，位移损伤缺陷会导致CCD体暗信号增加和电荷转移效率下降[8-11]。CCD暗信号增加和电荷转移效率下降程度与退化机理、缺陷类型、产生位置及数量有关。同时，质子辐射产生损伤缺陷的分布也随质子能量、注量和CCD芯片部位的不同而变化。目前，国内外已开展大量CCD质子辐照效应研究[2-3,8-11]，但对不同注量率质子辐照下，CCD产生的损伤缺陷之间的差异鲜有报道。因此，研究不同注量率下质子辐照产生的缺陷与CCD参数退化之间的关系，对深入理解CCD的质子辐照效应规律、损伤机理、参数退化评估及预测模型的建立方法具有重要意义[12]。根据高能粒子与材料相互作用机理，能量低于10 MeV的质子在CCD内产生的辐射损伤缺陷主要有磷-空位(E中心)和氧-空位(A中心)，不同注量率的质子辐照可能产生不同的缺陷类型。由于E中心和A中心都会导致CCD的性能退化，但只有E中心会导致电荷转移效率退化。……