中子辐照后的150纳米CMOS单光子雪崩二极管（SPAD）中随机电报信号的特性分析

《IEEE Transactions on Nuclear Science》：Characterization of Random Telegraph Signal in Neutron-Irradiated 150-nm CMOS SPADs

中子辐照导致SPADs中暗计数率RTS特性变化研究。通过对比F2和S2芯片在4.15×101?和3.90×10? 1MeV等效中子剂量下的时分辨DCR测量，发现辐照后RTS像素数量显著增加且行为复杂化，归因于中子诱导的簇缺陷引发的多种稳态RTS缺陷。通过温度和电压依赖性测试深入分析缺陷机制。

　　

摘要：

本文研究了中子辐照对随机电报信号（RTS）的影响，这些信号通过单光子雪崩二极管（SPADs）在150纳米CMOS技术中的暗计数率（DCR）来观测。两个相似的芯片F2和S2分别接受了4.15 × 10^10和3.90 × 10^9 1 MeV中子当量/cm^2的辐照。在辐照前后都进行了时间分辨的DCR测量。文章讨论了RTS的检测和表征技术，发现虽然加权时间延迟图（W-TLP）在准确检测RTS水平方面非常有效，但在提取其他RTS特性时存在挑战。在辐照样品中观察到的主要现象是表现出RTS的像素数量增加，以及更复杂的RTS行为，这归因于中子诱导的簇中的多稳态RTS缺陷。为了进一步了解这些缺陷，还进行了温度和电压依赖的测量。