利用Geant4模拟低能质子对SRAM单元的单粒子效应

本文主要探讨了SRAM单元（Static Random Access Memory）在低能量质子辐射环境下的单粒子效应模拟研究。作者李永宏和杜枢，来自西安交通大学核科学与技术学院，针对1-5MeV能量范围内的质子，利用Geant4这款广泛应用于辐射物理模拟的Monte Carlo（蒙特卡洛）软件工具，构建了一个2×2的SRAM单元阵列结构模型，并开发了单粒子翻转截面计算模型。他们的研究关注的是这些质子如何在SRAM的不同特征尺寸的敏感体积内引发单粒子效应，即单粒子翻转。 核心内容包括以下几个方面： 1. 结构建模：通过Geant4，研究人员细致地模拟了SRAM单元的二维阵列结构，确保了模拟的精度和实际应用的一致性。 2. 单粒子翻转模拟：研究了不同能量质子如何引起单粒子翻转，这是一种由高能粒子激发的错误事件，可能导致存储器数据的错误。 3. 沉积能量分析：发现随着质子能量的增加，沉积在SRAM单元内的能量呈递减趋势，这与质子能量的衰减特性有关。 4. 能量与翻转截面的关系：结果显示，单粒子翻转截面也随质子能量的上升而减小，这意味着在某些能量窗口内，质子对SRAM单元的影响可能相对较小。 5. 实验与理论结合：通过实测数据和理论模拟相结合的方式，提供了深入理解低能质子对SRAM单元影响的量化依据，对于设计抗辐射的微电子设备具有重要意义。 6. 研究背景与应用：这项工作得到了高等学校博士学科点专项科研基金的支持，其研究成果对于评估和改进太空、核能等领域中对辐射敏感的电子设备的设计和防护策略具有重要的参考价值。 本文通过详细的模拟研究，揭示了低能量质子对SRAM单元的潜在影响，为提高电子设备的抗辐射性能提供了宝贵的科学依据和技术指导。