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Les semi-conducteurs de la famille des nitrures (InN, GaN, AlN et leurs alliages) bénéficient d'une remarquable résistance aux rayonnements qui laisse envisager leur utilisation pour la prochaine génération d'électronique spatiale. Cependant, leur réponse aux ions lourds très énergétiques est encore mal comprise. Or ces rayonnements pourtant très minoritaires peuvent causer des dommages considérables sur les satellites. Les faisceaux du Ganil permettent de simuler en laboratoire les effets de tels rayonnements.
Des scientifiques du Centre de recherche sur les ions, les matériaux et la photonique (Cimap) ont choisi d'étudier le nitrure de gallium (GaN) sous irradiation aux ions lourds rapides du Ganil. En combinant expériences et simulations, ils ont obtenu une description fine des défauts formés dans GaN. Les traces latentes laissées par les ions sont constituées de « poches » de GaN amorphe et de bulles d'azote (N2) induisant des contraintes locales dans le matériau. À plus haute énergie, les traces se chevauchent et GaN recristallise aussi bien dans les zones « amorphisées » que dans d'autres partiellement ordonnées. Ainsi les dommages sont-ils réparés et l'extraordinaire résistance de GaN à l'irradiation aux ions lourds est-elle expliquée !
Ces travaux se poursuivent notamment par l'étude de matériaux plus complexes tels que des alliages ternaires.
Ils ont été réalisés en collaboration avec l'Institute of Plasma and Nuclear Fusion de Lisbonne (Portugal) et l'Université d'Helsinki (Finlande).
Pour en savoir plus.
Références:
Unravelling the secrets of the resistance of GaN to strongly ionising radiation, Comm. Phys.
Fullerene irradiation leads to track formation enclosing nitrogen bubbles in GaN material, Materialia
Source: CEA