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在人为和空间辐射环境中,高能粒子和光子引起的辐射损伤是电子系统性能退化甚至失效的主要原因之一。半导体材料的辐射损伤研究是电子系统辐射损伤及其加固研究的基础。现今随着抗辐射器件在商用和民用价值的扩大,抗辐射问题将成为我们新的挑战,而研究高能光子如何在半导体中输运,是抗辐射的重要内容。本文的研究内容属于半导体器件抗辐射问题的基础,这正是本文开展此项研究的意义所在。
本文采用了蒙特卡罗模拟方法,开展了高能光子对半导体材料GaAs等的损伤模拟研究,并应用计算机MATLAB软件给出了模拟结果。
主要研究内容如下:
一、高能光子与物质相互作用机制
本文系统地分析了高能光子与物质的相互作用机制,给出了光电效应、康普顿散射和正负电子对生成此三种效应的物理规律及蒙特卡罗模拟方法。
二、GaAs的蒙特卡罗模拟
本文利用高能光子反应截面数据库,系统地研究了GaAs的高能光子响应特性,给出了不同能量情况下,GaAs材料中发生光电效应、康普顿散射和正负电子对生成此三种效应的概率分析,以及单位长度的GaAs材料中高能光子与之发生反应的次数情况。另外,编写了模拟程序并计算了2MeV的光子在GaAs中的能量沉积及其分布,并对计算结果进行了分析。