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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

К. В. Сафронов

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

Author for correspondence.
Email: dep5@vniitf.ru
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 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
Russian Federation, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13

References

  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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental scheme.

Download (73KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Proton spectrum in experiment No. 804-04 with a laser pulse energy on the target of 1.60 J. Measurements were performed at an angle of 10° to the target normal.

Download (26KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of the maximum proton energy (a), the fluence of protons emitted along the normal to the target (b), the fluence of protons emitted at an angle of 10° to the normal to the target (c) on the laser pulse energy. Solid lines are approximations with the parameters indicated on the corresponding graphs.

Download (98KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the number of failures in the MC memory after irradiation with a beam of laser-accelerated protons on the energy of the laser pulse. The solid line is the approximation by an exponential function.

Download (21KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the absorbed dose rate on the MC surface and in the sensitive region (at a depth of 10.6 μm) on the proton energy. The calculation was performed for the proton spectrum recorded in experiment No. 804-04 (see Fig. 2).

Download (31KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of the number of failures on the MC supply voltage. The experiments were carried out at laser pulse energies from 1.4 to 1.7 J. The solid line is an approximation by an exponential function.

Download (27KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».