Les scientifiques des matériaux du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont utilisé une nouvelle méthode de faisceau d'ions pulsés pour identifier les mécanismes de formation de défauts de rayonnement dans le silicium.

La recherche pourrait avoir des implications pour l'amélioration des performances de l'électronique moderne.

Comprendre les défauts de rayonnement dans les cristaux est un défi majeur en physique des matériaux depuis des décennies. La formation de défauts stables implique souvent des processus dynamiques de migration et d'interaction de défauts ponctuels générés par des particules énergétiques. Les voies exactes de formation des défauts, cependant, sont restés insaisissables, et la plupart des prédictions actuelles des dommages causés par les rayonnements sont essentiellement des ajustements empiriques aux données expérimentales. Cela s'applique même au matériau le mieux étudié et sans doute le plus simple, silicium cristallin, qui est l'épine dorsale de l'électronique moderne. Jusque récemment, les scientifiques manquaient de méthodes expérimentales capables de sonder directement la dynamique de la création et du recuit de défauts.

Dans un article publié dans l'édition du 6 janvier de Rapports scientifiques , l'équipe du LLNL et de la Texas A&M University a utilisé une nouvelle méthode expérimentale pour étudier les processus d'interaction de défauts activés thermiquement dans le silicium. La méthode exploite pulsé, plutôt que continu, faisceaux d'ions capables de sonder la dynamique d'interaction des défauts. En mesurant les dépendances en température de la vitesse de recuit dynamique des défauts, l'équipe a trouvé deux régimes distincts d'interaction des défauts, à des températures supérieures et inférieures à 60 degrés Celsius, respectivement.

La modélisation de la théorie des taux, comparé aux données de faisceaux pulsés, a souligné le rôle crucial de la vacance et de la diffusion interstitielle, avec le taux de production de défauts limité par la migration et l'interaction des postes vacants.

"Les mesures directes des énergies d'activation des processus de recuit dynamique dominants sont essentielles pour comprendre la formation de dommages stables par rayonnement dans les matériaux, " a déclaré Joseph Wallace, scientifique du LLNL, l'auteur principal de l'article.

"Ce travail fournit un modèle pour les futures études par faisceaux pulsés de la dynamique des défauts de rayonnement dans d'autres matériaux technologiquement pertinents, " a déclaré Sergueï Kucheyev, le chef de projet LLNL.