Les travaux de recherche menés par le Laboratoire CIMAP (ENSICAEN/Unicaen/CNRS) en collaboration avec l’IPFN de Lisbonne et l’Université d’Helsinki font la couverture de Small n°49 du 8 décembre 2022.
La nécessité d’électronique robuste fonctionnant dans des environnements extrêmes stimule la recherche d’alternatives aux dispositifs omniprésents à base de silicium. Les semi-conducteurs à large bande interdite, comme les nitrures du groupe III (InN, GaN, AlN et leurs alliages) sont notamment envisagés pour la prochaine génération d’électronique spatiale en raison de leur remarquable résistance aux rayonnements.
Cependant, leur réponse est encore mal comprise face aux rayonnements fortement ionisants tels que les ions lourds hautement énergétiques ou ions lourds rapides, dès lors que les interactions inélastiques sont majoritaires devant les interactions élastiques du projectile avec sa cible.
Les effets exacts induits par l’ionisation sont encore difficiles à prévoir en raison des schémas complexes de transition de phase et de dynamique de création-annihilation des défauts associés aux semiconducteurs III-N (AlN, GaN, InN).
Grâce à la collaboration entre le CIMAP, l’IPFN de Lisbonne et l’Université d’Helsinki, le modèle à deux températures (pointe thermique) couplés à des simulations de dynamique moléculaire et la microscopie électronique à transmission sont employés pour étudier les modifications à l’échelle atomique induite par des ions lourds rapide du GANIL sur le GaN.
Les simulations révèlent une forte propension de GaN à recristalliser ce qui explique les seuils élevés en pouvoir d’arrêt électronique pour la formation de trace permanente. L’efficacité de la recristallisation diminue avec le pouvoir d’arrêt en particulier lorsqu’il y a dissociation du matériau et formation de bulles de N2. La recristallisation est également limitée près de la surface où des cavités et des protusions se forment. L’accord exceptionnel entre les résultats simulés et expérimentaux montre la validité de la simulation pour examiner l’ensemble du spectre de perte d’énergie électronique.
Découvrir l’article : « Examining Different Regimes of Ionization-Induced Damage in GaN Through Atomistic Simulations »
