Структурные эффекты ионизации в широкозонных диэлектриках

• Автор: Скуратов, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Краткая характеристика ускорителей тяжелых ионов

1.2 Устройства диагностики пучков тяжелых ионов в экспериментах

по радиационному материаловедению

1.3 Мишенные устройства для облучения образцов высокоэнергетическими ионами

1.4 Установки регистрации спектров ионно-стимулированной люминесценции

1.5 Методики исследования облученных материалов

1.6 Подготовка образцов для облучения и послерадиационных

исследований
1.7 Выводы к Главе
ГЛАВА 2. ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ИОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
МОНОКРИСТАЛЛОВ А1203
2.1 Спектральный состав высокоэнергетической люминесценции сапфира
2.2 Влияние уровня радиационных повреждений на ионолюминесценцию
АЬ03
2.3 Зависимость спектрального состава ионолюминесценции сапфира от плотности ионизации
2.4 “1п-51ш” пьезоспектроскопический анализ механических напряжений
в А120з:Сг при облучении высокоэнергетическими ионами
2.5 Выводы к Главе
ГЛАВА 3. “Ш-БГШ” И ПОСЛЕРАДИАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЫЬ
3.1 Спектры поглощения монокристаллов 1лГ, облученных тяжелыми
ионами высоких энергий
3.2 Спектральный состав ионолюминесценции фторида лития

3.3 Ионо-, фото- и катодолюминесценция агрегатных центров окраски
в LiF
3.4 Выводы к Главе
ГЛАВА 4. СТРУКТУРНЫЕ ЭФФЕКТЫ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ ИОНИЗАЦИИ В РАДИАЦИОННОСТОЙКИХ
ДИЭЛЕКТРИКАХ
4.1 Образование треков и влияние ионизации на дефектную структуру
в MgAl204 при облучении тяжелыми ионами высоких энергий
4.2 Структурный отклик SiC, AIN, Si3N4, А1203 на воздействие высокоэнергетических тяжелых ионов
4.3 Механизмы формирования латентных треков
4.4 Выводы к Главе
ГЛАВА 5. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ А1203, MgO, MgAl204,
YSZ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ИОНАМИ
5.1 Параметры дефектов на поверхности А1203, MgO, MgAl204,YSZ, вызванных единичными тяжелыми ионами высоких энергий
5.1.1 А1203
5.1.2 MgAl204
5.1.3 MgO
5.1.4 YSZ
5.1.5 SiC
5.2 Зависимость формы дефектов на поверхности А1203 от угла падения
ионов
5.3 Влияние температуры мишени при облучении на параметры
дефектов поверхности А1203 и MgAl204
5.4 Зависимость морфологии нарушений поверхности А1203 от флюенса
ионов
5.5 Модификация поверхности кристаллов А1203 с существующей
дефектной структурой
5.6 Механизмы формирования наноразмерных дефектов на поверхности

оксидов
5.6.1. Оценка термоупругих напряжений в области ионного трека
5.6.2. Формирование дефектов на поверхности в модели
кулоновского взрыва
5.7 Выводы к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ГЛАВА 2. ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ИОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ А1203.
В настоящей главе приведены и обсуждаются результаты экспериментальных исследований спектрального состава высокоэнергетической ионолгоминесценции сапфира в зависимости от уровня радиационных повреждений, температуры облучения, плотности ионизационных и ядерных потерь энергии тяжелых ионов. Основные результаты, представленные в данной главе, опубликованы в работах [22-28].
2.1 Спектральный состав высокоэнергетической ионолюминесценции сапфира.
Монокристаллический корунд, а-А12Оз, или синтетический сапфир являегся одним из наиболее радиационно-стойких диэлектриков и широко применяется как оптический материал и электрический изолятор для работы в радиационных полях. Значительный объем информации о радиационных повреждениях в этих кристаллах был получен с использованием экспериментальных методов оптической спектроскопии. Структурные нарушения в а-А1203 и соответствующие им спектры поглощения и люминесценции достаточно подробно исследованы после облучения нейтронами, электронами, легкими и тяжелыми ионами с энергиями в десятки и сотни кэВ (см. обзор [29]). Менее изученным является воздействие тяжелых ионов высоких энергий, особенно в области высоких уровней удельных ионизационных потерь энергии. В литературе практически нет данных о кинетике накопления структурных нарушений в сапфире, как и других радиационно-стойких широкозонных диэлектриках, при данном виде облучения. В этой связи большой интерес представляют “т-эйи” измерения, т.е. измерения непосредственно в процессе облучения и сопоставление с данными, полученными с применением пучков низкоэнергетических ионов.
Условия проведения экспериментов по изучению люминесценции, генерируемой высокоэнергетическими ионами, такие как тип и энергия ионов, плотность потока ионов Ф, температура мишени Т, приведены в таблице 2.1.1. Кроме этого, в таблице даны расчетные значения удельных ионизационных потерь энергии (<Зе>) и сечения дефектообразования по каналу упругого рассеяния (< ар>), нормированные на проективный пробег частиц, Лр. Величина <5е> определялась, как полные потери ио-