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正电子是电子的反粒子，带正电荷。当正电子与电子相遇时，会发生湮灭反应，两个粒子消失并产生两个能量为511千电子伏特的伽马射线光子。湮灭寿命是正电子在材料中的平均存活时间，通常为纳秒量级。角关联描述两个伽马光子的角度偏差。这些参数为研究材料微观结构提供了重要信息。
半导体材料的晶体结构是理解正电子行为的基础。硅具有金刚石结构，每个原子与四个邻近原子形成共价键。碳化硅、砷化镓和二氧化钛等材料各有独特的晶体结构和电子性质。在完整的晶格中，正电子会在原子间隙中扩散。当存在空位、间隙原子或位错等缺陷时，正电子容易被这些缺陷俘获，从而改变其湮灭特征。这种敏感性使正电子湮灭成为检测晶格缺陷的有效手段。
太空环境中存在多种高能粒子辐射，包括质子、电子、重离子和中子。这些粒子与半导体材料相互作用时会产生两种主要损伤：电离损伤和位移损伤。电离损伤主要产生电子-空穴对，而位移损伤则直接移动原子，形成空位和间隙原子对。高能粒子撞击原子后，被撞击的原子成为初级反冲原子，进一步撞击其他原子，形成损伤级联。最终导致各种缺陷的产生，包括点缺陷、缺陷团簇和位错等，这些缺陷会显著影响半导体器件的性能。
正电子湮灭检测技术包括两种主要方法：正电子湮灭寿命谱和多普勒展宽谱。在PALS技术中，放射性同位素钠22产生正电子，正电子注入样品后经历热化、扩散和俘获过程。起始探测器检测正电子产生信号，湮灭探测器检测伽马射线，通过测量时间差获得湮灭寿命分布。DBS技术则测量湮灭伽马射线的能量分布，反映电子动量信息。正电子在材料中的行为遵循特定规律：首先快速热化，然后在晶格中扩散，最终被缺陷俘获或在完整晶格中湮灭。湮灭寿命与缺陷浓度成反比关系，为定量分析提供了理论基础。
不同类型的辐照缺陷对正电子湮灭参数产生特征性影响。单空位的湮灭寿命约为200到250皮秒，具有较大的俘获截面。空位团簇的寿命更长，达到300到400皮秒，且表现出明显的尺寸效应。位错作为一维缺陷，寿命约为180到220皮秒。在多普勒展宽谱中，S参数反映谱线中心区域的计数比例，W参数反映翼部区域的计数比例。辐照后材料的湮灭谱通常表现为多指数衰减，每个组分对应不同的缺陷类型。通过建立湮灭参数与缺陷浓度和尺寸的定量关系，可以实现对辐照损伤的精确表征和分析。