UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Capítulo 2
vacante y un átomo intersticial. Los enlaces cristalinos rotos son químicamente activos y atrapan
portadores. En general, la longitud media de penetración de una partícula es mucho mayor que el
tamaño medio de los componentes electrónicos (P. e. neutrones ~ 7 cm) y las partículas
atraviesan el material sin sufrir apenas pérdida de energía.
La energía necesaria para extraer un átomo de la red cristalina de un semiconductor es del
orden de 10 eV (21 eV en Si, 10 eV en Ga y As, 6.7 eV para In y 8.7 eV en P para InP) mientras
que la energía de las partículas incidentes es del orden de 1 MeV o superior. Tal diferencia en el
rango de valores hace que todo átomo arrancado del material se mueva a través de éste chocando
con otros átomos y transfiriéndoles energía (Fig. 2.1). Cuando pierda ésta completamente, se
alojará en un intersticio de la red del semiconductor [Mes92]. Durante un tiempo, se creyó que el
átomo creaba defectos muy cercanos entre sí cuando estaba a punto de pararse. Esta acumulación
de defectos, conocida como “cluster”, constituiría un gran defecto cristalino tridimensional que
alteraría significativamente las propiedades del semiconductor. Estudios recientes han
demostrado que, aunque estos defectos se produzcan, su importancia es mínima puesto que el
primer electrón atrapado por el cluster ejerce repulsión coulombiana sobre los demás impidiendo
que sean atrapados por lo que, en la práctica, el cluster se comporta como un defecto puntual.
Fig. 2.1: Simulación del movimiento de un neutrón y de los
átomos arrancados en un semiconductor. [MA92, p. 204]
Fig. 2.2: Bandas de energía en silicio irradiado
Dado que los defectos son puntuales, se infiere que su número es proporcional al flujo total
de partículas. Esto se ha verificado experimentalmente en el silicio hasta 2·10 15 n·cm -2 . Por otro
lado, el hecho de que exista una relación lineal, independiente del tipo de partícula o de su
energía, entre el daño en el semiconductor y el flujo de partículas permite establecer relaciones
de equivalencia entre el daño sufrido por el semiconductor y el flujo y la energía de las
partículas. Sea cual sea el tipo de irradiación, se puede determinar el flujo equivalente de
neutrones con energía de 1 MeV que ocasionaría el mismo daño y viceversa. El daño por
desplazamiento se mide en “Radiation Damage Unit (RDU)”, que se define como la cantidad de
energía media que cede un neutrón de 1 MeV al chocar con un átomo de un determinado
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