Ориентационные эффекты при каналировании ионов в кристаллах

• Автор: Рахимов, Степан Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Глава 1 КАНАЛИРОВАНИЕ ИОНОВ
1.1 Концепция метода
1.2 Каналирование в сочетании с обратным рассеянием
1.3 Каналирование в многокомпонентных кристаллах
1.4 Статистическая модель каналирования и правило обратимости
1.5 Многозарядные ионы. Эффекты «охлаждения» и «нагрева»
Глава 2 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ
КИСЛОРОДНОЙ ПОДРЕШЕТКИ В КРИСТАЛЛЕ УВа2Си307 МЕТОДОМ КАНАЛИРОВАНИЯ
2.1 Введение
2.2 Осевое каналирование ионов в многокомпонентных кристаллах
2.3 Потенциал. Используемые аппроксимации
2.4 Особенности осевого каналирования ионов в кристалле УВа2Сиз07
2.5 Обсуждение результатов
2.6 Основные результаты, полученные в Главе
Глава 3 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ И УГЛОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
ЗАРЯДОВЫХ СОСТОЯНИЙ ТЯЖЕЛЫХ КАНАЛИРОВАННЫХ ИОНОВ
3.1 Введение
3.2 Основные уравнения
3.3 Одноэлектронное приближение
3.4 Кинетические коэффициенты
3.5 Вероятности захвата и потери электрона
3.6 Длина свободного пробега
3.7 Обсуждение результатов численного решения
3.8 Основные результаты, полученные в Главе
Заключение Список литературы Приложение

Актуальность работы
Пучки быстрых заряженных частиц являются эффективным инструментом исследования состава и структуры конденсированных сред, поэтому исследование особенностей взаимодействия этих пучков с веществом имеет не только научную, но и практическую ценность. Электромагнитные процессы, сопровождающие их прохождение через различные среды, весьма многообразны и недостаточно исследованы. В последние годы был открыт целый ряд так называемых ориентированных эффектов, возникающих в кристаллах при каналировании ионов в них, которые уже нашли широкое применение в радиационной и ядерной физике.
Использование эффекта каналирования заряженных частиц для исследования кристаллов сложного химического состава и структуры позволяет получать уникальную информацию о профилях распределения примесей, радиационных дефектов, а также смещениях атомов из равновесных положений в кристаллической решетке. Особенности метода каналирования в многокомпонентных кристаллах позволяют получить информацию о структуре кристаллов, недоступную другим методам. Так, исследование кристаллов УВа2Си307_х с помощью метода каналирования выявило аномальное скачкообразное изменение величины статических и/или динамических смещений атомов из узлов кристаллической решетки вблизи температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Использование «брустверных» областей угловых зависимостей дало возможность определения объемной модели структуры и получить детальную информацию о структурных особенностях кристаллической решетки таких кристаллов как УВа2Си307.х, Ьа2Си04 и Ш2Си04.
При проникновении многозарядного иона в твердое тело его зарядовое состояние быстро изменяется благодаря обмену электронами

плотности потока формируется более «сильными» цепочками У-Ва и Си-0(1). Ионы каналируют относительно цепочек У-Ва и Си-0(1) и с большей вероятностью рассеиваются на атомах цепочек 0(3)-0(4) и 0(2)-0(2). Поскольку атомы кислорода расположены в трех различных цепочках, угловая зависимость выхода процессов близкого взаимодействия с атомами кислорода является суперпозицией зависимостей, обусловленных взаимодействием ионов с атомами кислорода в цепочках трех типов: Си-0(1), 0(3)-0(4) и 0(2)-0(2). Такая суперпозиция с учетом весовых коэффициентов, определяемых долей атомов кислорода в каждой цепочке от его общего количества в кристалле, и определяет наблюдаемую форму угловой зависимости выхода процессов близких взаимодействий. Ширина угловой зависимости и положение «ступеньки» при углах влета *0.4” определяется величиной усредненного потенциала кислородных цепочек, положением атомов кислорода в решетке и отношением концентраций кислорода в различных цепочках. Сравнивая угловую зависимость выхода процесса близкого взаимодействия на атомах кислорода, вычисленную для различных значений амплитуды тепловых и/или статических смещений, перпендикулярных выбранному направлению, с экспериментальными результатами, можно определить их величину.
2.5 Обсуждение результатов
На рис. 2.7 показана рассчитанная по формулам (4,6) угловая зависимость выхода процессов близких взаимодействий относительно осевого направления <001> на глубине проникновения ионов в кристалл 0.01 мкм в предположении, что все атомы кислорода находятся в узлах кристаллической решетки. Согласие рассчитанного минимального выхода с экспериментальными значениями достигается в предположении о наличии некоторой доли (не более 20%) атомов кислорода, занимающих хаотические положения в плоскости, перпендикулярной направлению <001>. Как видно из рис. 2.7, ширина рассчитанной угловой зависимости, положение и угловая