ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ ОСАЖДЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ВИСМУТА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Современные изделия микроэлектронной техники широко применяются в ракетно-космической, авиационной, военной и атомной технике. Однако данные изделия весьма чувствительны к воздействию различных ионизирующих излучений (электроны, протоны, тяжелые заряженные частицы, рентгеновское и гамма-излучения). В настоящее время спектр синтезируемых материалов достаточно широк, ряд из них может быть перспективен для использования в качестве экранов радиационной защиты. В качестве материала экранов, эффективно поглощающих высокоэнергетические излучения, обычно используют тяжелые элементы. Наиболее широко применяемый тяжелый металл – свинец, но он имеет ряд недостатков. Висмут является нетоксичным и обладает невысокой стоимостью, а широкие технологические возможности получения делают его весьма актуальным для применения в качестве материала для радиационной защиты. Исследованы условия электрохимического осаждения и структура покрытий висмута, а также влияние на них различных органических добавок. Показано, что покрытия на основе висмута имеют ромбоэдрический тип кристаллической решетки, а введение в электролит ряда органических добавок приводит к изменению текстуры роста покрытий. Установлено, что с ростом толщины покрытий микроструктура изменяется от дендридной, крупнокристаллической, – к мелкодисперсной. Изучена эффективность радиационной защиты экранов на основе висмута при облучении электронами с энергией 1,6–1,8 МэВ. Эффективность ослабления электронного потока оценивалась по изменению вольтамперных характеристик тестовых МОП-транзисторных структур, расположенных за экранами и без экранов. Установлено, что оптимальными с точки зрения эффективности защиты и массогабаритных параметров являются экраны из висмута характеризующиеся значениями приведенной толщины 2 г/см2 и коэффициентом ослабления, равным 156.

1. Effectiveness of IC shielded packages against space radiation / J. P. Spratt [et al.] // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 1997. – Vol. 44, iss. 6. – P. 2018–2025.

2. Ефремов, Г. А. Новые материалы для локальной радиационной защиты / Г. А. Ефремов // Физика и химия обработки материалов. – 2003. – № 1. – С. 33–37.

3. RAD-COAT protection [Electronic resource] / Spase Electronics. – Mode of access: www.spacelectronics.com. – Date of access: 20.03.2017.

4. RAD-PAK protection [Electronic resource] / Maxwell Technologies, INC. – Mode of access: www.maxwell.com/ proucts/microelectronics. – Date of access: 20.03.2017.

5. Борц, Б. В. Моделирование прохождения электронов через слоистый композиционный материал / Б. В. Борц, И. Г. Марченко, П. Н. Бездверный // Вопр. атом. науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2009. – № 4. – С. 175–177.

6. Першенков, В. С. Поверхностные радиационные эффекты в элементах интегральных микросхем / В. С. Першенков, В. Д. Попов, А. В. Шальнов. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 256 с.

7. Nikiforov, A. Y. Simulation of Space Radiation Effects in Microelectronic Parts / A. Y. Nikiforov, A. I. Chumakov // Effects of Space Weather on Technology Infrastructure. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry. Dordrecht: Springer, 2004. – Vol. 176. – P. 165–184.

8. Gamma radiation shielding and optical properties measurement of zinc bismuth borate glasses / P. Yasaka [et al.] // Annals of Nuclear Energy. – 2014. – Vol. 68. – P. 4–9.

9. Bismuth oxide-coated fabrics for X-ray shielding / Huda Ahmed Maghrabi [et al.] // Textile Res. J. – 2015. – Vol. 86, iss. 6. – P. 649–658.

10. Radiation attenuation by lead and nonlead materials used in radiation shielding garments / J. P. McCaffrey [et al.] // Med. Phys. – 2007. – Vol. 34, N 2. – P. 530–537.

11. Shielding properties of lead-free protective clothing and their impact on radiation doses / H. Schlattl [et. al.] // Med. Phys. – 2007. – Vol. 34, N 11. – P. 4270–4280.

12. McCaffrey, J. P. Optimizing non-Pb radiation shielding materials using bilayers / J. P. McCaffrey, E. Mainegra-Hing, H. Shen // Med. Phys. – 2009. – Vol. 36, N 12. – P. 5586–5594.

13. Гальванотехника : справочник / под ред. А. М. Гинберга [и др.]. – М.: Металлургия, 1987. – 736 с.

14. Особенности оценки радиационной стойкости микросхем в специализированных защитных корпусах / А. В. Уланова [и др.] // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС-2012) : сб. тр. / под общ. ред. А. Л. Стемпковского. – М.: ИППМ РАН, 2012. – C. 584–587.

15. Математическое моделирование свойств неоднородных структур для систем радиационной защиты / Н. П. Чирская [и др.] // Тр. 21-й Междунар. конф. «Радиационная физика твердого тела». – Севастополь, 2011. – С. 436–443.

16. Дозиметрический контроль на борту космических аппаратов с помощью МДП-дозиметров / О. В. Мещуров [и др.] // Вопр. атом. науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2002. – Вып. 4. – С. 34–38.

17. August, L. S. Estimating and reducing errors in MOS dosimeters caused by exposure to different radiations / L. S. August // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 1982. – Vol. 29, N 6. – P. 2000–2003.

18. Пономарев, В. Н. Измерение спектра быстрых электронов с использованием МОП транзисторов / В. Н. Пономарев, В. Д. Попов, Е. А. Яшков // Научная сессия МИФИ-2005 : сб. науч. тр. – М.: МИФИ, 2005. – Т. 1. – C. 87–88.

19. Коршунов, Ф. П. Воздействие радиации на интегральные микросхемы / Ф. П. Коршунов, Ю. В. Богатырев, В. А. Вавилов. – Минск: Наука и техника, 1986. – 254 c.

20. Electrodeposition of bismuth from nitric acid electrolyte / E. Sandnes [et. al.] // Electrochimica Acta. – 2007. – Vol. 52, N 21. – P. 6221–6228.