激光技术的进步,皮秒、飞秒等超短脉冲激光的出现,使材料的损伤机理发生了质的变化。集成电路尺度日益减小,存储器在辐射环境中中越来越容易发生单粒子效应。基于此,本论文研究了超短脉冲激光的一些新特性以及其对Si的微观损伤效应,并计算研究了脉冲激光模拟Si器件的单粒子效应。从脉冲电场表达式出发,计算得到激光的脉冲能量、时间重心等参量的解析表达式。在此基础上,从时域分析了载波相位的作用大小和范围。研究表明:当脉宽接近于0.7个载波周期时,载波相位对高斯脉冲携带的能量、脉冲时间重心及脉冲有效宽度等参量的影响开始表现出来。脉宽越短,时间重心变化范围越大,载波相位对等效脉宽的影响越大。基于能带理论和Si的激发特性,利用激光与材料相互作用的理论模型,从导带电子密度速率方程出发对超短脉冲激光辐照Si的微观损伤效应进行了计算和研究。研究表明:碰撞电离系数只与电场强度有关,而光致电离率与电场强度和波长都有关,随波长的减小而增大。脉冲较长时,碰撞电离几乎能提供全部的导带电子;脉冲较短时,导带电子主要由碰撞电离产生,光致电离提供碰撞电离的初始电子。激光的破坏阈值随脉宽的增大而增大,脉宽大于20ps时,激光损伤阈值与脉宽的0.5次方成正比,脉宽小于20ps时,激光损伤阈值与脉宽不再遵循这一关系;破坏阈值随脉冲峰值强度的增大而降低;初始电子密度对激光损伤阈值的影响视脉宽而定。从脉冲激光等效重离子LET(线性能量传输密度)值入手,对激光模拟Si器件单粒子效应进行了研究。研究表明:激光在硅中的穿透深度随波长变短而锐减;当激光脉宽小于0.1ns时,单粒子翻转阈值能量为一常数,然后随着脉宽的增大而增大。双光子吸收使激光等效LET值降低。半导体掺杂导致的带宽收缩效应使得激光脉冲穿过不同掺杂浓度的区域时,能量E分布连续,等效LET值分布不连续;器件表面SiO2钝化层的反射和折射使得进入Si衬底的光强为入射到SiO2表面光强的21.7%~16.2%。