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FP7

MASTIC Resultado resumido

Project ID: 293783
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: España

Simulaciones de Monte Carlo de los defectos en las aleaciones

Mediante la utilización de sofisticados modelos numéricos, un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha sido capaz de controlar la generación y la propagación de defectos en la microestructura de las aleaciones y los materiales semiconductores de los transistores para reactores nucleares.
Simulaciones de Monte Carlo de los defectos en las aleaciones
Cumpliendo la famosa ley de Moore, la industria de los semiconductores ha avanzado con paso firme en la reducción de las dimensiones de los transistores a fin de incorporar un mayor número de componentes en los circuitos integrados y más funcionalidades a los dispositivos electrónicos. Para minimizar el tamaño de los transistores, es necesario incorporar dopantes ionizados a las obleas semiconductoras.

En el seno del proyecto MASTIC (Multi atomistic Monte Carlo simulation of technologically important crystals), un equipo científico utilizó técnicas de Monte Carlo para simular la posible generación de defectos causados por el dopaje de los semiconductores. Disponer de predicciones precisas de la distribución de los dopantes reduce considerablemente el tiempo necesario para diseñar procesos que permitan conseguir las propiedades electrónicas deseadas.

El equipo científico utilizó técnicas de Monte Carlo de objeto fragmentado y cinética reticular (OKMC y LKMC, respectivamente) para alcanzar las escalas de tiempo deseadas a fin de estudiar la evolución de los defectos en aleaciones de silicio y silicio-germanio. Se incluyeron varias configuraciones atómicas en el simulador para analizar las transiciones amorfas de los materiales basados en el silicio así como la formación de cristales defectuosos durante dichas transiciones.

Se adoptó un enfoque similar para simular daños en los materiales estructurales de los reactores de fusión nuclear en caso de exposición a niveles elevados de radiación. Hasta el momento, no se dispone de instalaciones experimentales para reproducir las mismas condiciones que deben soportar los materiales. Además, mientras que la modelización de los efectos de los dopantes en cristales en masa requiere solamente unos pocos minutos, la modelización de los materiales de fusión puede prolongarse muchos años.

Sin embargo, las técnicas OKMC y LKMC permitieron estudiar la evolución de los defectos en el ferrocromo, hierro y carburo de silicio en distintas escalas de tiempo. Más concretamente, las simulaciones de Monte Carlo reprodujeron con precisión las medidas experimentales de la difusión de defectos puntuales en complejos sistemas binarios, así como el comportamiento de las aleaciones en la cadencia de miscibilidad.

Los parámetros de entrada, el código informático y los modelos del proyecto MASTIC están disponibles para su descarga aquí. Empresas de microelectrónica han manifestado su interés en las nuevas herramientas para la creación a medida de materiales semiconductores y el cumplimiento de los niveles de funcionamiento requeridos para los componentes electrónicos.

Información relacionada

Palabras clave

Simulaciones de Monte Carlo, aleaciones, semiconductor, reactores nucleares, dopantes, MASTIC
Número de registro: 175031 / Última actualización el: 2016-07-25
Dominio: Energía