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

　　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兩種環境效應均敏感，那么，應用于HLEO軌道環境的此類器件與電路的輻射性能退化，DDD和TID效應各自的貢獻程度如何？二者是否有無疊加作用機制？疊加導致損傷更強或抵消？
 

　　目前，對于二者共同作用導致異常的認識存在不足，尚未建立相應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所致。這種現狀對應用于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境誘發異常和故障的原因，并進行針對性的綜合防護設計，是困惑國內外航天界的重要難題。
 

　　中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣國家重點實驗室副研究員陳睿、研究員韓建偉團隊，以大功率增強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、伽馬和質子等空間環境效應模擬實驗裝置，揭示了TID和DDD效應共同作用導致器件性能退化的規律與損傷機理——位移作用在p型和Cascode結構GaN HEMT器件的緩沖層和氧化層以及界面等結構中產生缺陷，導致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致的器件漏電流增加。此外，這些缺陷可俘獲總劑量輻射產生的空穴，致使器件氧化層中陷阱電荷數量的增加，導致Cascode結構器件閾值電壓漂移。