Impact de la durée de l'impulsion laser sur l'induction d'un événement unique (SEU)
Les lasers pulsés se sont révélés être une alternative très économique et rapide pour tester l'effet d'événement unique (SEO) par rapport aux sources de rayonnement. Pour induire l'effet d'événement unique (SEO) par les lasers pulsés dans les dispositifs à semi-conducteurs, quatre paramètres sont importants. Il s'agit de :
- Le coefficient d'absorption du silicium dépend de la longueur d'onde optique comme le montre la figure 1. On peut voir que le faisceau de 8 000 nm pénètre plus profondément dans la masse du matériau.
Le nombre total de paires électron-trou générées dans le dispositif dépend de l'énergie de l'impulsion laser. Ceci est illustré à la figure 2.
Figure 2 : Le nombre de perturbations dépend de l'énergie de l'impulsion laser
La densité spatiale du taux de génération d'électrons-trous dépend également de la taille du spot du faisceau focalisé, et celle-ci doit être aussi petite que possible pour optimiser la fidélité de la technique. Ceci est illustré à la figure 3.
Figure 3 : L'énergie de seuil SEE augmente en fonction de la taille du spot laser [Ref1]
Enfin, le dernier facteur est l'effet de la durée de l'impulsion sur l'induction de l'effet d'événement unique, objet de cette note technique. La durée de l'impulsion détermine le taux de génération [Réf. 2, Réf. 3]. La figure 4 illustre la dépendance de l'énergie seuil à la durée de l'impulsion.
Figure 4 : Dépendance de l'énergie d'impulsion de seuil sur la durée d'impulsion [Réf. 2]
Étant donné que pour un laser pulsé, les coûts d'acquisition, de maintenance et d'exploitation sont inversement proportionnels à la durée d'impulsion, le choix d'un laser avec une durée d'impulsion donnée est crucial. L'interaction de la particule chargée dans l'environnement spatial réel se déroule sur une échelle de temps de l'ordre de la ps. Plusieurs chercheurs ont utilisé des lasers pulsés pour des tests SEE avec une durée d'impulsion allant de moins de 1 ps à quelques nanosecondes [Réf. 2]. Si la durée d'impulsion est trop longue, les effets observés peuvent ne pas reproduire fidèlement les scénarios réels.
La figure 4 montre trois régions distinctes où la durée de l'impulsion affecte le comportement de l'énergie de seuil en fonction de la durée de l'impulsion. Dans la région 1, qui couvre une plage de moins d'une picoseconde à environ 30 picosecondes, l'énergie de seuil est indépendante de la durée de l'impulsion et sa valeur est minimale. Dans la région IIa, comprise entre 30 picosecondes et 8 ns, on observe une augmentation progressive de l'énergie de seuil en fonction de la durée de l'impulsion. Au-delà de 8 ns, dans la région IIb, l'énergie de seuil augmente linéairement avec la durée de l'impulsion.
Allied Scientific Pro propose des stations de test d'absorption monophotonique (SPA) équipées de lasers à 1064 nm avec une durée d'impulsion de 30 ps. Le système est fourni avec des illuminateurs, des caméras SWIR, une platine de translation et un objectif de microscope. ASP propose également un accès à ses services de laboratoire en location. Les clients peuvent ainsi tester leurs systèmes sans les acheter et ainsi s'assurer de la capacité de la station SEE à fournir les résultats escomptés. Pour plus d'informations, cliquez sur le lien suivant.
Références :
1- Méthodes de test des effets d'événements uniques uniquement laser pour l'électronique spatiale basées sur l'irradiation locale par laser à impulsions ultracourtes, O. Mavritskii et.al, bibliothèque numérique SPIE.
2- Influence de la durée de l'impulsion laser dans les tests Single Event Upset, A.Douine et.al, IEEE Transactions n nuclear science, Vol 53, No.4, Août 2006.
3- Tests laser pulsés pour les études sur les effets d'événements uniques, Stephen Buchner et.al, IEEE Transactions n nuclear science, Vol 60, No.3, août 2013.