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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.43.2014.tde-06112014-102025
Document
Author
Full name
Vitor Ângelo Paulino de Aguiar
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Medina, Nilberto Heder (President)
Gonçalez, Odair Lelis
Yoshimura, Elisabeth Mateus
Title in Portuguese
Efeitos de radiação em dispositivos eletrônicos com feixes de íons pesados
Keywords in Portuguese
Dispositivos semicondutores
Efeitos de radiação
Física nuclear
Íons pesados
Radiação ionizante
Abstract in Portuguese
Efeitos de radiação em dispositivos eletrônicos são uma preocupação em diversas áreas, como em missões espaciais, aceleradores de partículas de alta energia, entre outras. Entre os efeitos de radiação induzidos por íons pesados estão os chamados de Efeitos de Eventos Isolados (Single Event Effects - SEE), nos quais o impacto de um único íon pode ser capaz de gerar um efeito observável. Estes efeitos nunca haviam sido estudados no Brasil e seu estudo requer um acelerador de partículas capaz de prover feixes de íons pesados com baixo fluxo. A caracterização de dispositivos é feita medindo-se o número de eventos induzidos por radiação em função da transferência de energia por unidade de comprimento (Linear Energy Transfer - LET) do íon na camada sensível do dispositivo. Neste trabalho desenvolvemos um sistema para produção de feixes pesados para estudar SEE no Acelerador Pelletron 8UD, utilizando espalhamento Rutherford. A montagem permite obter feixes iônicos com valores de LET na superfície de silício na faixa de 1 a 40 MeV/mg/2. O valor de LET na camada sensível do dispositivo depende da espessura de sua camada de passivação. Feixes pesados até 48 podem ser utilizados para irradiações com feixe externo, isto é, fora da câmara de vácuo, e até 107 em vácuo, com uniformidade em intensidade acima de 90%. A caracterização do MOSFET 3N163 foi a primeira medida bem-sucedida de SEE no Brasil, e foi possível correlacionar o LET dos íons com a amplitude do sinal gerado no dispositivo sob teste. A curva de seção de choque de SEE foi obtida, e para o dispositivo estudado os valores obtidos de seção de choque de saturação e LET de limiar foram de 2,94(10)105 2 e 2,35(36)MeV/mg/2 respectivamente.
Title in English
Radiation effects on electronic devices with heavy-ion beams
Keywords in English
Heavy ions
Ionizing radiation
Nuclear physics
Radiation effects
Semiconductor devices
Abstract in English
Radiation effects on electronic devices are a main concern for many situations, such as space applications, high-energy particle accelerators, nuclear medicine, among others. A group of radiation effects induced by heavy-ions are called Single Event Effects, because a strike of a single ion can be enough to generate a damage on electronic devices. So far, SEE were not studied in Brazil due to the need of a high-energy, lowflux particle accelerator. Device characterization is done by measuring the number of events as a function of Linear Energy Transfer of the ion beam on the sensitive layer of the device under test (DUT). In this work we developed a Rutherford scattering setup for studying SEE at Sao Paulo 8UD Pelletron Accelerator. The setup can provide ion beams with Linear Energy Transfer values on the silicon surface ranging from 1 to 40 MeV/mg/2. The values on the active layer of the device depend upon the thickness of the dead-layer of the device. Ion beams up to 48 can be used for irradiation of devices outside the vacuum chamber and up to 107 inside the vacuum chamber, with a uniformity better than 90%. The characterization of the MOSFET 3N163 was the first successful measurement of heavy-ion induced SEE in Brazil, and it was possible to correlate ion LET with signal amplitude generated by the DUT. A complete SEE cross-section curve was obtained, and for the device studied the values of saturation cross-section and threshold LET are 2.94(10).105 2 and 2.35(36) MeV/mg/2,respectively
 
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MestVAPAguiar.pdf (29.61 Mbytes)
Publishing Date
2014-11-06
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • AGUIAR, V. A. P., et al. Development of a System for Studies on Radiation Effects in Electronic Devices. In XXXV Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, São Sebastião, 2012. Programa e Resumos.São Paulo : Sociedade Brasileira de Física, 2012. Abstract.
  • AGUIAR, V. A. P., et al. Facilities for heavy-ion irradiation of electronic devices in Brazil. In XXXVI Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear do Brasil, Maresias, SP, 2013. Programa e Resumos.São Paulo : Sociedade Brasileira de Física, 2013. Abstract.
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