【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】國內(nèi)外航天工程實踐發(fā)現(xiàn)，1000km以上接近2000km的高高度低地球軌道(HLEO)等近地空間區(qū)域以地球輻射帶質(zhì)子環(huán)境為主。質(zhì)子具有電離和非電離兩種方式，可通過位移損傷效應(yīng)(DDD，Displacement Damage Dose)和總劑量效應(yīng)(TID，Total Ionizing Dose)作用導(dǎo)致航天器在軌異常和故障，并主要表現(xiàn)為星用電子器件/部件性能衰退導(dǎo)致電路失效。
 

　　含雙極工藝器件與電路在大量的航天實踐中已被揭示對DDD和TID兩種環(huán)境效應(yīng)均敏感，那么，應(yīng)用于HLEO軌道環(huán)境的此類器件與電路的輻射性能退化，DDD和TID效應(yīng)各自的貢獻(xiàn)程度如何？二者是否有無疊加作用機(jī)制？疊加導(dǎo)致?lián)p傷更強(qiáng)或抵消？
 

　　目前，對于二者共同作用導(dǎo)致異常的認(rèn)識存在不足，尚未建立相應(yīng)的損傷模型和評價方法，僅將此類異常簡單地歸為總劑量效應(yīng)所致。這種現(xiàn)狀對應(yīng)用于HLEO軌道遭受DDD和TID共同作用的航天器造成隱患，如何及時正確診斷在軌由空間環(huán)境誘發(fā)異常和故障的原因，并進(jìn)行針對性的綜合防護(hù)設(shè)計，是困惑國內(nèi)外航天界的重要難題。
 

　　中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心太陽活動與空間天氣國家重點實驗室副研究員陳睿、研究員韓建偉團(tuán)隊，以大功率增強(qiáng)型氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaN HEMT)為研究示例，利用地面中子、伽馬和質(zhì)子等空間環(huán)境效應(yīng)模擬實驗裝置，揭示了TID和DDD效應(yīng)共同作用導(dǎo)致器件性能退化的規(guī)律與損傷機(jī)理——位移作用在p型和Cascode結(jié)構(gòu)GaN HEMT器件的緩沖層和氧化層以及界面等結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致PGaN器件溝道電阻和二維電子氣遷移率降低，抑制了總劑量損傷導(dǎo)致的器件漏電流增加。此外，這些缺陷可俘獲總劑量輻射產(chǎn)生的空穴，致使器件氧化層中陷阱電荷數(shù)量的增加，導(dǎo)致Cascode結(jié)構(gòu)器件閾值電壓漂移。