随着越来越多的半导体器件和集成电路应用于航空航天领域，它们在空间辐射环境中工作的可靠性和持久性等问题成了人们关注的重点，越来越多的研究人员开始分析研究这些器件产生的辐射效应和机理。而单粒子翻转效应就是半导体器件在空间辐射环境中发生的最重要也最常见的辐射效应之一，本文的工作就是应用Geant4工具对半导体器件单粒子翻转效应进行研究，具体工作如下:　　 (1)调研空间辐射环境和辐射效应，重点关注了单粒子及单粒子翻转效应。学习了以C++面向对象语言开发的蒙特卡洛工具包Geant4，初步掌握了Geant4的内核结构、运行机理、物理模型和编程方法等内容，探讨了Geant4运用于单粒子翻转效应仿真的优势与特点。　　 (2)结合Geant4的特点和对单粒子翻转效应的研究，提出了一种应用Geant4仿真半导体器件单粒子翻转效应的基本思路和方法，并通过具体的算法和详细的Geant4工具的设计和编程，搭建出基本的仿真平台。观察到了在电离作用和核反应的共同作用下，粒子入射半导体器件敏感单元中电荷淀积的能力，并发现了核反应对于单粒子翻转效应评估中的重要作用。　　 (3)对存在覆盖层的多层器件结构的仿真，观察到由于核反应作用，使得入射粒子通过钨层后，敏感单元的淀积电荷量有了较大增多，从而增加了发生单粒子翻转的概率，同时研究了钨层位于覆盖层的不同位置对于单粒子翻转的影响。现今半导体工艺后段较多使用钛和氮化钛实现欧姆接触，使用铜作为金属互连材料。本文针对这种多层器件结构进行了仿真，分析了这些材料对于单粒子翻转效应的影响。　　 (4)最后，仿真研究了几种不同种类和能量的入射粒子对于半导体器件的影响，并与Texas A&M的实验数据进行比较，达到比较好的吻合度，进一步证明了Geant4仿真的可靠性。仿真结果还说明，在现今的研究中，入射粒子的初始LET值并不能充分说明和描述单粒子翻转截面数据的变化规律。