Calificamos materiales y dispositivos -principalmente semiconductores- capaces de funcionar en ambientes hostiles, en particular debido a la presencia de radiación.
En el espacio, los componentes electrónicos, incluidas las celdas solares, están expuestos a un entorno extremadamente exigente. Factores físicos como impactos mecánicos y cambios de presión durante las operaciones de lanzamiento, ciclos de temperatura, alto vacío y tensiones electrostáticas pueden afectar su desempeño. Además, la presencia de un fuerte campo de radiación debido a los rayos cósmicos y las partículas atrapadas por el campo magnético de la Tierra, tienen efectos significativos en los dispositivos electrónicos y pueden reducir su vida en órbita.
La principal consecuencia de la exposición al entorno espacial es la acumulación de daños en las redes cristalinas de los semiconductores, producidos principalmente por protones y electrones. Este efecto puede ser explicado por la Dosis Total Ionizante (TID, por su sigla en inglés) y la Dosis Total No Ionizante (TNID, por su sigla en inglés). Otro mecanismo relevante es la ocurrencia de Fenómenos de Evento Único (SEP, por su sigla en inglés), generados típicamente por partículas de alta energía que pueden depositar, de forma directa o indirecta, grandes cantidades de energía en los componentes electrónicos, en particular en zonas sensibles de dispositivos semiconductores. Este proceso es característico, por ejemplo, de reacciones de espalación producidas por rayos cósmicos de alta energía.
Para estudiar estos fenómenos y sus efectos sobre los dispositivos electrónicos, es necesario simular el entorno espacial en un laboratorio. Esto se logra mediante la generación de alto vacío, el control de temperatura e iluminación solar y la aplicación de dosis equivalentes de radiación, producidas, por ejemplo, mediante un acelerador de partículas.
Con este objetivo, nuestro Departamento Energía Solar desarrolló en el acelerador TANDAR una instalación específica denominada “Línea EDRA” (Ensayos de Daño por Radiación y Ambiente), que permite irradiar muestras con iones pesados -desde hidrógeno hasta uranio- a energías de entre 8 y 300 MeV, según el ion. En esta instalación es posible estudiar los distintos tipos de efectos de la radiación (TID, TNID y SEP) sobre dispositivos semiconductores.
Asimismo, para caracterizar el daño producido por la radiación y los defectos en la banda prohibida, desarrollamos la técnica conocida como Deep Level Transient Spectroscopy, que permite determinar en detalle la energía y la densidad de los defectos.