امکان‌سنجی پتانسیل آلایش (دوپینگ) سیلیکون در ستون حرارتی راکتور تحقیقاتی تهران

نویسندگان

پژوهشکده راکتور و ایمنی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران

چکیده

تولید نیمه‌هادی‌هایی نظیر سیلیکون آلاییده شده توسط فسفر در تولید قطعات الکترونیک قدرت و صنایع مختلف نظیر خودروسازی و نیروگاه‌های خورشیدی کاربردهای بسیار زیادی دارد. فرآیند آلایش که اصطلاحاً دوپینگ سیلیکون نامیده می‌شود، با هر یک از روش‌های شیمیایی و هسته‌ای قابل انجام است. از آن‌جایی که یکنواختی ناخالصی تزریق شده در روش شیمیایی مناسب نیست، روش‌های ناخالص‌سازی سیلیکون به‌روش تابش‌دهی نوترونی در دنیا به‌شدت دنبال می‌شود. در این کار، پتانسیل ستون حرارتی راکتور تحقیقاتی تهران برای انجام آلایش سیلیکون با استفاده از کد شبیه‌‌سازی MCNPX بررسی شده است. نتایج حاصل از این کار نشان می‌دهد شار نوترون‌های حرارتی و نسبت شار نوترون‌های حرارتی به نوترون‌های سریع در مکان بهینه به‌ترتیب n/s.cm2 1012×2/1 و 441 می‌باشد که نشان می‌دهد ستون حرارتی راکتور تهران می‌تواند مکان مناسبی برای آلایش سیلیکون باشد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Feasibility study of silicon doping potential in Tehran research reactor thermal column

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Kardan
  • Zohreh Gholamzadeh
  • Elham Bavarnegin
  • Atieh Jozvaziri
  • Yaser Kasesaz
  • Arsalan Ezati
  • Nahid Sadeghi
  • Fatemeh Alizadeh
چکیده [English]

Production of semiconductors such as silicon doped with phosphorus has many applications in the production of electronic components and various industries such as aerospace. The process of impurity making, which is called silicon doping, can be done by both chemical and nuclear methods. Since the uniformity of the injected impurities is not suitable in the chemical method, the methods of silicon doping by neutron irradiation method are strongly followed in the world. In this work, the potential of the thermal column of Tehran Research Reactor for silicon doping is investigated using MCNPX simulation code. The results show that the thermal neutron flux as well as the ratio of thermal to fast neutron flux in the optimal location are 1.2×1012 n/s.cm2 and 441, respectively, which shows that the thermal column of the Tehran research reactor can be a suitable place for silicon doping.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silicon doping
  • Tehran research reactor
  • Thermal column
  • MCNPX code

مراجع

[2] M.S. Schnoller. Breakdown behavior of rectifiers and thyristors made from striation-free silicon, IEEE Transition Electron Devices, 21(1974) 313-314. [3] S. Sheibani, F. Moattar, M. Ghannadi Maragheh and H. Khalafi. Investigation of a simple and efficient method for silicon neutron transmutation doping process in Tehran research reactor, Annals of Nuclear Energy, 29(2002) 1195-1208. [4] Neutron Transmutation Doping of Silicon at Research Reactors, IAEA-TECDOC, (1681). [5] M. Imam Mahmoud and H. Roushdy. Thermal neutron flux distribution in ET-RR2 reactor thermal column, Nuclear Technology and Radiation Protectection, 17(2002) 64-67. [6] M.K. Shaat and M.A. Gaheen. Utilization of Egyptian Research Reactor and Modes of Collaboration, Egyptian Research Reactor (ETRR-2), 15 August (2017). [7] Silicon transmutation doping techniques and practices, (International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria); Otwock-Swierk (Poland), 20-22 Nov (1985). [8] K. Heydorn and K. Andresen. Neutron transmutation doping of silicon at Risoe National Laboratory, IAEA-TECDOC-No.456, (1988). [9] A.W. Carbonari, W. Pend Jr., J.R. Sebastião, R.N. Saxenaa and M.S. Dias. An irradiation rig for neutron transmutation doping of silicon in the IEA-R1 research reactor, Nuclear Instrument and Method B, 83(1993) 157-162. [10] A. Pazirandeh, G.R. Aslani and N. Shadan-poo. Silicon doping and trace element measurement by neutron activation technique, Inorganic, organic, physical and analytical chemistry (B1110) conference, (1992). [11] N. Takemoto, N. Romanova, N. Kimura, S. Gizatulin, T. Saito, A. Martyushov, D. Nakipov, K. Tsuchiya and P. Chkrov. Irradiation Test with Silicon Ingot for NTD-Si Irradiation Technology, (JAEA-Technology, 2015). [12] B. Munkhbat and T. Obara. Design concept of a small nuclear reactor for large-diameter NTD-Si using a conventional PWR full-length fuel assembly, Journal of Nuclear Science and Technology, 49(2012) 535–543. [13] D.B. Pelowitz. Users′ manual versión of MCNPX2.6.0, LANL, LA-CP-07-1473, (2008). [14] J.K. Shultis and R.E. Faw. An MCNP primer Dept. of Mechanical and Nuclear Engineering, Kansas State University, copyright (2004-2010). [15] J.F. Briesmeister. MCNP-A General Monte Carlo N-Particle Transport code Version4C, Los Alamos National Laboratory Report, USA, LA-13709-M (2000).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار