UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

Acción de la radiación sobre los materiales utilizados en el diseño electrónico
material. Otra unidad ampliamente utilizada es el eV·cm 2 /g, que es la energía que cedería un
flujo de 1 partícula/cm 2 a un gramo de material.
Se han realizado simulaciones teóricas que permiten determinar el valor de la energía
depositada por protones, neutrones, electrones, etc. en función de su energía. Para ello, se estudió
la probabilidad de los diferentes choques en función de la sección eficaz del núcleo, del tipo de
interacción, de las resonancias nucleares y de la red, etc. Se demostró que la idea del daño por
desplazamiento era cierta en el silicio [Sum87], el germanio [Mar89], el arseniuro de galio
[Sum88] y el fosfuro de indio [Sum93]. A partir de estos cálculos, se han podido relacionar entre
sí constantes de daño de cualquier tipo de irradiación. Tradicionalmente, los tests se llevaban a
cabo con neutrones rápidos y se dispone de gran cantidad de datos sobre ellos por lo que, a partir
de éstos y conociendo la relación entre los diversos tipos de radiación, se puede determinar el
efecto que otra energía o tipo de irradiación produciría sobre el material. Finalmente, se puede
conocer el daño que produciría una radiación con espectro de energía continuo por medio de una
sencilla integral definida. Un ejemplo de espectros continuos es el que se muestra en ap. 5.1,
correspondiente a la fuente de neutrones del Instituto Tecnológico y Nuclear de Portugal.
2.1.1 Eliminación de defectos y acción del daño por desplazamiento en la banda
prohibida de un semiconductor
La concentración de defectos Frenkel en un cristal cualquiera es función de la temperatura.
Por tanto, un semiconductor irradiado tiene un exceso de defectos en su interior. Estos defectos
tenderán a recombinarse entre sí permitiendo que la red cristalina recupere su forma original. Sin
embargo, estos defectos pueden ser estables desde el punto de vista termodinámico si se
combinan con otros defectos puntuales, creando los siguientes defectos complejos:
A) Vacante e impureza donadora (Centro E)
B) Vacante y vacante (Divacante)
C) Vacante y átomos de oxígeno (Centro A)
En consecuencia, los átomos intersticiales asociados a las vacantes ligadas a otros defectos
permanecerán en la red. Se estima que sólo un 5% de los defectos Frenkel originales no se
recombinan entre sí aunque este número es suficiente para alterar el semiconductor. La mayor
parte de los defectos estables son centros E que introducen niveles en la banda prohibida del
semiconductor (Fig. 2.2). En el caso del silicio, cuya banda prohibida tiene un ancho de 1.12 eV,
los nuevos niveles aparecen 0.40 eV por debajo de la banda de conducción. Estos niveles atrapan
electrones de esta banda en los semiconductores tipo n. Las divacantes introducen un nivel 0.35
eV por encima de la banda de valencia. Este nivel es anfótero y atrapa tanto electrones como
huecos. En cambio, los átomos intersticiales no introducen ningún nivel adicional en la banda
prohibida. En general, los semiconductores tienden hacia el estado intrínseco a medida que son
irradiados [Mes92].
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