Los científicos de materiales del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han utilizado un nuevo método de haz de iones pulsados ​​para identificar los mecanismos de formación de defectos de radiación en el silicio.

La investigación podría tener implicaciones para mejorar el rendimiento de la electrónica moderna.

Comprender los defectos de radiación en los cristales ha sido un gran desafío para la física de los materiales durante décadas. La formación de defectos estables a menudo implica procesos dinámicos de migración e interacción de defectos puntuales generados por partículas energéticas. Las vías exactas de formación de defectos, sin embargo, han permanecido esquivos, y la mayoría de las predicciones actuales de daños por radiación son esencialmente ajustes empíricos a datos experimentales. Esto se aplica incluso al material mejor estudiado y posiblemente más simple, silicio cristalino, que es la columna vertebral de la electrónica moderna. Hasta hace poco, los científicos carecían de métodos experimentales que pudieran probar directamente la dinámica de la creación y el recocido de defectos.

En un artículo publicado en la edición del 6 de enero de Informes científicos , El equipo de LLNL y Texas A&M University utilizó un método experimental novedoso para estudiar los procesos de interacción de defectos activados térmicamente en el silicio. El método explota pulsado, en lugar de continuo, haces de iones capaces de sondear la dinámica de interacción de defectos. Midiendo las dependencias de la temperatura de la tasa de recocido dinámico de defectos, el equipo encontró dos regímenes distintos de interacción de defectos, a temperaturas superiores e inferiores a 60 grados Celsius, respectivamente.

El modelado de la teoría de tasas, comparado con datos de haz pulsado, señaló un papel crucial tanto de la difusión de vacantes como de intersticial, con la tasa de producción de defectos limitada por la migración y la interacción de vacantes.

"Las mediciones directas de las energías de activación de los procesos de recocido dinámico dominantes es clave para comprender la formación de daños por radiación estable en los materiales, "dijo el científico de LLNL Joseph Wallace, el autor principal del artículo.

"Este trabajo proporciona un plan para futuros estudios de haz pulsado de la dinámica de los defectos de radiación en otros materiales tecnológicamente relevantes, "dijo Sergei Kucheyev, el líder del proyecto LLNL.