O cientista Joseph Wallace de Lawrence Livermore ajusta a abertura do micro feixe no sistema de espectrometria de retroespalhamento Rutherford, que é usado para caracterizar o dano por radiação em função da profundidade nas amostras. Crédito:Laboratório Nacional Lawrence Livermore
Cientistas de materiais do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) usaram um novo método de feixe de íons pulsado para identificar mecanismos de formação de defeito de radiação no silício.
A pesquisa pode ter implicações para melhorias no desempenho da eletrônica moderna.
Compreender os defeitos de radiação em cristais tem sido um grande desafio da física de materiais por décadas. A formação de defeitos estáveis frequentemente envolve processos dinâmicos de migração e interação de defeitos pontuais gerados por partículas energéticas. Os caminhos exatos de formação de defeitos, Contudo, permaneceram indescritíveis, e a maioria das previsões atuais de danos por radiação são essencialmente ajustes empíricos para dados experimentais. Isso se aplica até mesmo ao material mais bem estudado e indiscutivelmente mais simples, silício cristalino, que é a espinha dorsal da eletrônica moderna. Até recentemente, cientistas careciam de métodos experimentais que pudessem sondar diretamente a dinâmica de criação e recozimento de defeitos.
Em um artigo publicado na edição de 6 de janeiro de Relatórios Científicos , a equipe do LLNL e da Texas A&M University usou um novo método experimental para estudar os processos de interação de defeitos ativados termicamente no silício. O método explora pulsado, ao invés de contínuo, feixes de íons capazes de sondar a dinâmica de interação de defeitos. Ao medir as dependências da temperatura da taxa de recozimento dinâmico de defeitos, a equipe encontrou dois regimes distintos de interação de defeitos, a temperaturas acima e abaixo de 60 graus Celsius, respectivamente.
A modelagem da teoria da taxa, comparada com dados de feixe pulsado, apontou para um papel crucial tanto da vacância quanto da difusão intersticial, com a taxa de produção de defeitos limitada pela migração e interação das vagas.
"As medições diretas das energias de ativação dos processos de recozimento dinâmico dominantes são a chave para compreender a formação de danos de radiação estável em materiais, "disse o cientista Joseph Wallace do LLNL, o autor principal do artigo.
"Este trabalho fornece um plano para estudos futuros de feixe pulsado de dinâmica de defeito de radiação em outros materiais tecnologicamente relevantes, "disse Sergei Kucheyev, o líder do projeto LLNL.
