众所周知,应用于如今5G、物联网、大数据分析、云计算、人工智能等新一代信息技术领域的硅基及宽禁带半导体器件（或芯片）,乃是大国重器不可或缺的核心组成部分或心脏。我国发布的面向2030年“深度”布局国家科技创新规划中,将构筑围绕“深空、深海、深地、深蓝”国家先发优势技术体系。其中,迈向“深空”探索的“嫦娥”奔月、“神舟”号和“北斗”导航卫星等装置（或空间飞行器）,运行于高或极高能量宇宙射线背景的浩瀚太空,其辐射效应的评估和检测攸关航天器或卫星正常运转。此外,在国家安全装备、核能动力等领域,辐射效应也与器件、电路及系统的稳定运行直接相关。由此可见,研究各类半导体材料、器件和集成电路的辐射效应,实现辐射条件下的准确模拟、评估和检测,具有重要的意义和研究价值。有鉴于此,本论文在中国工程物理研究院院长基金项目“半导体电子器件辐射效应激光模拟的物理机理及方法研究”（项目编号:2014-1-100）和国家自然科学基金项目“单层氮化硼单光子源与衬底的相互作用研究”（批准号:61705203）等科研项目的联合资助下,针对典型硅基及宽禁带半导体器件,系统、深入地开展了γ射线辐射效应、γ射线与中子复合辐射环境的激光模拟技术研究工作。与此同时,结合目前半导体材料领域的研究热点——二维半导体材料,率先开展了其中子辐射效应研究及辐射模拟技术探讨。论文的研究工作内容,主要包括:（1）在广泛调研和阅读国内外文献的基础上,阐明了研究背景及意义,综述了国内外辐射效应的研究工作进展,分析了激光模拟技术的研究现状、发展趋势及目前尚亟待解决的关键科学问题。进一步地,针对新型二维半导体材料中应用最为广泛的二硫化钼材料,综述了其辐射效应的研究进展。明确了本论文研究工作的主要内容。（2）分析研究了剂量率效应及激光模拟技术的基本理论。在此基础上,构建了电离-输运-光电流物理模型,定量计算了激光功率与剂量率之间的等效关系。研究了影响激光模拟精度的几个重要因素,为激光模拟系统设计和实验方法提供了理论支撑。针对基于过剩载流子产生率计算等效系数这一理论方法在精度上的不足,借助有限元数值分析理论,完善了基于光电流峰值的等效系数计算方法,并进行了理论分析和实验验证。研究结果表明,基于光电流峰值较之于过剩载流子产生率更适用于实际应用,且具有更好的精度。针对高剂量率辐射下光电流峰值法存在参数选取单一、等效范围窄等局限性,研究了一种基于总电荷量的等效系数计算方法,从理论和实验上,分析比较了光电流峰值和总电荷量计算方法的精度、有效范围及适用情况。研究结果表明,较之于光电流峰值法,总电荷量法具有更宽的有效数据范围,同时保持了较好的模拟精度,尤其适用于剂量率较高的应用场景。（3）设计并构建了两套激光模拟剂量率效应电学响应实验系统。针对典型硅基器件和宽禁带半导体器件,开展了激光模拟实验验证工作,获得了器件在激光和瞬时γ射线下光电流响应的对比情况,验证了所设计的激光模拟系统的有效性。开展了硅基器件表面金属覆盖对激光模拟影响的实验研究,结果表明,金属化布局可引起等效系数偏离与金属覆盖率的线性关系,仅仅依靠金属覆盖率作为修正因子的方法存在局限性。（4）研究了中子和γ射线复合环境下硅基器件辐射损伤机制以及中子辐射后器件瞬时光电流的变化规律。率先将激光模拟技术应用于复合辐射环境之中,验证了脉冲激光与中子共同构造γ射线和中子复合模拟环境的可行性。（5）开展了MoS2在快中子辐射作用下微观结构演变行为及相关机制的研究工作。研究结果表明,快中子辐射MoS2会在极短时间产生大量S和Mo空位,移动的S原子,主要通过形成简单气体或挥发性物质释放;而移动的Mo原子,则会形成氧化产物留在样品表面,最终导致光致发光光谱的淬灭和峰位红移,以及拉曼谱的展宽和峰位红移。结合中子辐射结果,探讨了利用离子轰击模拟中子辐射效应的可行性,指出了氩离子在模拟中子辐射方面具有较大的潜力。本文研究工作涉及激光器及其技术、核物理学、半导体物理学、电子学、材料学和计算机技术等学科专业,既包含了理论建模、数值仿真、实验系统设计及验证实验,还包括了对新型半导体材料微观尺度现象的表征与分析,研究内容涵盖的专业面较广泛。本文的研究工作不仅丰富了对半导体器件辐射效应模拟方法的认识,推动了激光模拟技术的发展与应用,而且还为加深二维半导体材料体系辐射机理的理解提供了重要的技术支撑。本文研究成果,除在国内外SCI期刊和学术会议上发表公开论文、授权发明专利外,还获得了中国工程物理研究院电子工程研究所年度科学技术奖一等奖。