Gli scienziati dei materiali del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno utilizzato un nuovo metodo a fascio di ioni pulsati per identificare i meccanismi di formazione di difetti da radiazioni nel silicio.

La ricerca potrebbe avere implicazioni per il miglioramento delle prestazioni dell'elettronica moderna.

La comprensione dei difetti di radiazione nei cristalli è stata per decenni una delle principali sfide della fisica dei materiali. La formazione di difetti stabili spesso implica processi dinamici di migrazione e interazione di difetti puntuali generati da particelle energetiche. I percorsi esatti di formazione del difetto, però, sono rimasti inafferrabili, e la maggior parte delle attuali previsioni sui danni da radiazioni sono essenzialmente adattamenti empirici ai dati sperimentali. Questo vale anche per il materiale più studiato e probabilmente più semplice, silicio cristallino, che è la spina dorsale dell'elettronica moderna. Fino a poco tempo fa, gli scienziati non disponevano di metodi sperimentali in grado di sondare direttamente le dinamiche della creazione e della ricottura dei difetti.

In un articolo pubblicato nell'edizione del 6 gennaio di Rapporti scientifici , il team della LLNL e della Texas A&M University ha utilizzato un nuovo metodo sperimentale per studiare i processi di interazione dei difetti attivati ​​termicamente nel silicio. Il metodo sfrutta pulsato, piuttosto che continuo, fasci ionici in grado di sondare le dinamiche di interazione dei difetti. Misurando le dipendenze dalla temperatura del tasso di ricottura dinamica dei difetti, il team ha trovato due regimi distinti di interazione dei difetti, a temperature superiori e inferiori a 60 gradi Celsius, rispettivamente.

La modellizzazione della teoria dei tassi, confrontato con dati a fascio pulsato, ha sottolineato un ruolo cruciale sia del posto vacante che della diffusione interstiziale, con il tasso di produzione di difetti limitato dalla migrazione e dall'interazione dei posti vacanti.

"Le misurazioni dirette delle energie di attivazione dei processi di ricottura dinamica dominanti sono la chiave per comprendere la formazione di danni da radiazioni stabili nei materiali, " ha detto lo scienziato LLNL Joseph Wallace, l'autore principale dell'articolo.

"Questo lavoro fornisce un modello per futuri studi a raggio pulsato della dinamica dei difetti di radiazione in altri materiali tecnologicamente rilevanti, " ha detto Sergei Kucheyev, il capo progetto LLNL.