Change in the Charge State of MOS Structures under Radiation and High-Field Injection at Constant Voltage

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The features of radiation-induced positive charge accumulation in the gate dielectric film under high-field injection of electrons at the constant voltage are studied. The conditions are determined, under which the current injection mode can be used to increase the dose sensitivity of MOS (metal-oxide-semiconductor) and RADFET (Radiation sensing Field Effect Transistor) sensors. The model describing physical effects taking place in the gate dielectric and at the MOS structure interfaces under concurrent influence of radiation and high-field injection of electrons at constant voltage are improved. It is shown that the absorbed radiation dose at constant voltage on the sample can be calculated from changes in the current density of high-field electron injection. This dose can increase by several orders of magnitude due to the accumulation of radiation-induced positive charge in the gate dielectric. The influence of radiation intensity on the accumulation of radiation-induced positive charge in the gate dielectric of MOS sensors is determined.

About the authors

D. V. Andreev

Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch

Email: dmitrii_andreev@bmstu.ru
Kaluga, 248000 Russia

S. A. Kornev

Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch

Email: dmitrii_andreev@bmstu.ru
Kaluga, 248000 Russia

V. V. Andreev

Bauman Moscow State Technical University, Kaluga Branch

Email: dmitrii_andreev@bmstu.ru
Kaluga, 248000 Russia

References

  1. Yilmaz E., Kaleli B., Turan R. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2007. V. 264. P. 287. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.08.081
  2. Kahraman A., Yilmaz E., Aktag A., Kaya S. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2016. V. 63. No 2. P. 1284. http://doi.org/10.1109/TNS.2016.2524625
  3. Aktağ A., Yilmaz E., Mogaddam N.A.P., Aygün G., Cantas A., Turan R. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2010. V. 268. No 22. P. 3417. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.09.007
  4. Yilmaz E., Turan R. // Sensors Actuators. A. 2008. V. 141. No 1. Р. 1. http://doi.org/10.1016/j.sna.2007.07.001
  5. Holmes-Siedle A., Adams L. // Radiat. Phys. Chem. 1986. V. 28. P. 235. http://doi.org/10.1016/1359-0197(86)90134-7
  6. Pejović M.M. // Radiat. Phys. Chem. 2017. V. 130. P. 221. http://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2016.08.027
  7. Ristic G.S., Vasovic N.D., Kovacevic M., Jaksic A.B. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2011. V. 269. P. 2703. http://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.08.015
  8. Ristic G.S., Ilic S.D., Andjelkovic M.S., Duane R., Palma A.J., Lalena A.M., Krstic M.D., Jaksic A.B. // Nuclear Instrum. Methods Phys. Res. A. 2022. V. 1029. P. 166473. http://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166473
  9. Lipovetzky J., Holmes-Siedle A., Inza M.G., Carbonetto S., Redin E., Faigon A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2012. V. 59. P. 3133. http://doi.org/10.1109/TNS.2012.2222667
  10. Siebel O.F., Pereira J.G., Souza R.S., Ramirez-Fernandez F.J., Schneider M.C., Galup-Montoro C. // Radiat. Measur. 2015. V. 75. P. 53. http://doi.org/10.1016/j.radmeas.2015.03.004
  11. Kulhar M., Dhoot K., Pandya A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2019. V. 66. P. 2220. http://doi.org/10.1109/TNS.2019.2942955
  12. Camanzi B., Holmes-Siedle A.G. // Nature Mater. 2008. V. seven. P. 343. http://doi.org/10.1038/nmat2159
  13. Oldham T.R., McLean F.B. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2003. V. 50. P. 483. http://doi.org/10.1109/TNS.2003.812927
  14. Schwank J.R., Shaneyfelt M.R., Fleetwood D.M., Felix J.A., Dodd P.E., Paillet P., Ferlet-Cavrois V. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2008. V. 55. P. 1833. http://doi.org/10.1109/TNS.2008.2001040
  15. Lipovetzky J., Redin E.G., Faigon A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2007. V. 54. P. 1244. http://doi.org/10.1109/TNS.2007.895122
  16. Peng L., Hu D., Jia Y., Wu Y., An P., Jia G. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2017. V. 64. P. 2633. http://doi.org/10.1109/TNS.2017.2744679
  17. Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Stolyarov A.A. // Sensors. 2020. V. 20. P. 2382. http://doi.org/10.3390/s20082382
  18. Andreev V.V., Maslovsky V.M., Andreev D.V., Stolyarov A.A. // Proc. SPIE. 2019. V. 11022. P. 1102207. http://doi.org/10.1117/12.2521985
  19. Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V. // J. Surf. Invest. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. P. 48. http://doi.org/10.1134/S1027451023010056
  20. Lai S.K. // J. Appl. Phys. 1983. V. 54. P. 2540. http://doi.org/10.1063/1.332323
  21. Arnold D., Cartier E., DiMaria D.J. // Phys. Rev. B. 1994. V. 49. P. 10278. http://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.10278
  22. Strong A.W., Wu E.Y., Vollertsen R., Sune J., Rosa G.L., Rauch S.E., Sullivan T.D. Reliability Wearout Mechanisms in Advanced CMOS Technologies. Wiley-IEEE Press, 2009. 624 p.
  23. Palumbo F., Wen C., Lombardo S., Pazos S., Aguirre F., Eizenberg M., Hui F., Lanza M. // Adv. Funct. Mater. 2019. V. 29. P. 1900657. http://doi.org/10.1002/adfm.201900657

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».