Радиационные экраны для полупроводниковых приборов на основе электролитически осажденных покрытий Bi и эффективность их защиты от электронного излучения

Abstract

Современные изделия микроэлектронной техники широко применяются в ракетно-космической, авиационной, военной и атомной технике. Однако, они весьма чувствительны к воздействию различных ионизирующих излучений (электроны, протоны, тяжелые заряженные частицы, рентгеновское и гамма излучения). В настоящее время спектр синтезируемых материалов достаточно широк, ряд из них может быть перспективен для использования в качестве экранов радиационной защиты. В качестве материала экранов, эффективно поглощающих высокоэнергетические излучения, обычно используют тяжелые элементы. Наиболее широко используемый тяжелый металл – свинец, однако он обладает рядом недостатков. Висмут является нетоксичным и обладает невысокой стоимостью, а широкие технологические возможности получения делают его весьма актуальным для применения в качестве материала радиационной защиты. Изучена эффективность радиационной защиты экранов на основе висмута при облучении электронами с энергией 1.6-1.8 МэВ. Эффективность ослабления электронного потока оценивалась по изменению вольтамперных характеристик тестовых МОП-транзисторных структур, расположенных за экранами и без экранов. Установлено, что оптимальными, с точки зрения эффективности защиты и массогабаритных параметров, являются экраны висмута, характеризующиеся значениями приведенной толщины 2 г/см2 и коэффициентом ослабления равным 156 = The microelectronic products are widely used in aerospace, aviation, military and nuclear engineering. However, they are very sensitive to the various ionizing radiations (electrons, protons, heavy charged particles, X-ray and gamma radiation). The common used material for radiation protection is lead. In recent years, bismuth deposition has become an interesting subject for the electrochemical community because of bismuth’s unique electrical, physical and chemical properties. The protection efficiency of shields based on bismuth under 1.6-1.8 MeV electron irradiation energy was measured. The electron beam attenuation efficiency was estimated by the changing of current-voltage characteristics of semiconductor test structures which were located behind the shields and without them. It has been determined that optimal protection effectiveness and mass-dimensional parameters have bismuth shields with 2 g/cm2 reduced thickness and 156 attenuation coefficient.