ИСТИНА

Выполнены работы по разработке и развитию расчетно-экспериментальных методов прогнозирования воздействия протонов и тяжелых заряженных частиц высоких энергий космического пространства на космические аппараты (КА) в целом и кристаллы кремния элементов бортовой электроники с учетом процессов ядерного размножения и с использованием математического и экспериментального моделирования процессов деградации электронной компонентной базы (ЭКБ). В части дозового повреждения от радиационной деградации и радиационных одиночных эффектов (РОЭ) в элементах ЭКБ при воздействии протонов и ионов КП решены проблемы , связанные с формированием вычислительного ядра и освоением методик компьютерного транспорта заряженных частиц через КА и его содержимое, с расчетом энергетических спектров и потоков частиц внутри КА и в структурах наиболее чувствительных к радиации элементов ЭКБ бортовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) с учетом вклада тяжелых фрагментов ядерных реакций под действием протонов высокой и умеренно высокой энергии. Обращено внимание на учет многократного рассеяния частиц в твердом теле, торможения и страгглинга энергетических потерь на основе алгоритма Мольера для протонов и с учетом достижений Зиглера и Зиглера-Андерсена для ионов, включая ТЗЧ. Представлен обзор распределения частиц в околоземном космическом пространстве с особым вниманием к галактическим космическим лучам (ГКЛ), как главному источнику РОЭ. В части прогнозирования РОЭ при проведении компьютерного моделирования в кристаллах большой интегральной схемы (БИС) анализируются особенности реальных образцов современных радиационно-стойких ИС на основе технологии «кремний-на-диэлектрике», как наиболее перспективной для решения проблем создания радиационно-стойкой электронной компонентной базы. Выяснена с использованием компьютерного моделирования важная роль тяжелых примесей в кремнии и элементов металлизации и легирования поликремниевого затвора для прогнозирования вероятности обратимых сбоев КМОП элементов ЭКБ на борту КА под действием протонов высокой энергии, несущих более 90% энергии космических лучей. Определены размеры области прибора, содержащей атомы-источники ядерных реакций с генерацией фрагментов, достигающих пределы рабочей области с энергией, достаточной для образования критического паразитного заряда как условия осуществления обратимого сбоя. Проведен анализ концепции линейной передачи энергии (ЛПЭ) в связи с ее монопольным использованием для прогнозирования вероятности РОЭ и при испытаниях электронной компонентной базы бортовой аппаратуры на ускорителях ТЗЧ и показана ее ограниче¬нность. Как необходимое дополнение, существенно расширяющее концепцию ЛПЭ, рассмотрены многочисленные неучтенные эффекты ядерных столкновений и реакций в широком интервале энергий, вплоть до 1012 МэВ, а также влияние кристалличности полупроводника элементов ЭКБ. Разработаны методики радиационно-термического тестирования токов утечки и сдвига порогового напряжения транзисторов в комплиментарной структуре «Металл-Окисел-Полупроводник» КМОП БИС, применяемых для работы на орбите. Разработана теоретическая основа и разработаны и изготовлены технические средства для методики радиационно-термического тестирования плотности вводимых дефектов в КМОП ИС. Получили дальнейшее развитие расчетно-экспериментальные методы выявления критических элементов БИС ЭКБ, неустойчивых к одиночным сбоям, а также логических и силовых элементов ЭКБ, неустойчивых к восстанавливаемым сбоям и дозовой деградации.

Проведены разработка и изготовление технических средств для выполнения радиационно-термического тестирования сдвига порогового напряжения МОП транзисторов КМОП БИС. Конструкционные решения, реализованные в нем, носят во многом оригинальный характер. Так, применен элемент Пельтье для контроля температуры. Разработана специальная оснастка для тестирования КМОП БИС и определения плотности дефектов в результате произведенного радиационно-термического воздействия, а также присоединения и замены мишени. Разработано специальное программное обеспечение управления экспериментом, в частности, обработки результатов. Источниками информации для комплекса программных средств на внешнем устройстве служит информация, поступающая от микроконтроллера.