Радиация в 10 раз опаснее для электроники

Радиация может причинять электронным устройствам вдесятеро большие повреждения, чем считалось до сих пор. Такой результат был получен с помощью нового метода исследования, который использует сочетание лазеров и акустических волн.

Изучение воздействия радиации на структуру используемых в электронике материалов обретает в последнее время особую важность. Поскольку в экстремальных ситуациях, таких, как аварии на атомных станциях, спасатели и ремонтники используют роботизированные устройства для проникновения на зараженную территорию. Поломка такого устройства из-за недооцененного воздействия радиации при выполнении задания может привести к крайне негативным последствиям.

Радиация повреждает материалы на атомарном уровне. Современный транзистор содержит миллионы атомов и потому может пережить множество повреждений, прежде чем сломается. Однако размеры микроэлектронных устройств продолжают сокращаться, а если транзистор будет состоять всего из нескольких тысяч атомов, то даже небольшой дефект может привести его в негодность.

Старые методики изучения повреждений в электронных материалах ограничены лишь выявлением крупных деформаций атомной решетки. Новый метод впервые позволяет обнаруживать нарушения в положении электронов, которые присоединены к атомам.

Чтобы обнаружить подобные нарушения, ученые Эндрю Штайгервальд и Норманн Толк использовали усовершенствованную технологию когерентной акустической фононной спектроскопии (CAPS).

Суть новой методики в следующем. "Представим, - говорит Штайгервальд, - что человек плавает в бассейне. Здесь человек это атом, а вода – электроны. Когда другой человек (в нашем случае играющий роль высокоэнергетической частицы) прыгает в бассейн, первый немного пододвигается, освобождая ему место. Эти небольшие изменения в местоположении трудно измерить, поэтому современные технологии их обнаружить не могут". Однако ученые нашли другой способ: обнаружение акустических волн, которые расходятся в стороны в момент удара, отражаются обратно на поверхность и позволяют обнаруживать скрытые дефекты.

Новая технология уже преподнесла сюрпризы. Физики проверили ее на арсениде галлия, который широко используется в электронной промышленности. Полупроводник обстреливали атомами неона и обнаружили, что структурные повреждения распространились по объему, содержащему 1 тыс. атомов. Это значительно больше, чем показывали исследования с помощью других методов.