Aligned Elongation of Ag Nanoparticles Embedded in Silica Irradiated with High Energy Ni Ions

Metallic nanoparticle(NP) shapes have a significant influence on the property of composite embedded with metallic NPs. Swift heavy ion irradiation is an effective way to modify shapes of metallic NPs embedded in an amorphous matrix. We investigate the shape deformation of AgNPs with irradiation fluence, and 357 MeV Ni ions are used to irradiate the silica containing AgNPs, which are prepared by ion implantation and vacuum annealing. The UV-vis results show that the surface plasmon resonance(SPR) peak from AgNPs shifts from 400 to 377 nm. The SPR peak has a significant shift at fluence lower than 1 × 10~(14) ions/cm2 and shows less shift at fluence higher than 1 × 10~(14) ions/cm~2. The TEM results reveal that the shapes of AgNPs also show significant deformation at fluence lower than 1 × 10~(14) ions/cm~2 and show less deformation at fluence higher than1 × 10~(14) ions/cm~2. The blue shift of the SPR peak is considered to be the consequence of defect production and AgNP shape deformation. Based on the thermal spike model calculation, the temperature of the silica surrounding Ag particles first increases rapidly, then the region of AgNPs close to the interface of Ag/silica is gradually heated. Therefore, the driven force of AgNPs deformation is considered as the volume expansion of the first heated silica layer surrounding AgNPs.     

铅离子辐照注碳4H—SiC的红外光谱特性研究

主要研究了铅离子辐照注碳4H—SiC样品在3个不同退火温度下傅立叶变换红外光谱的变化。从红外谱的变化可以知道铅辐照注碳4H-SiC样品在一定深度内出现了非晶层,波数在960—1450cm^-1范围内出现了干涉带,干涉带强度随着退火温度的升高而 变弱。1373K退火后样品的卢瑟福背散射分析结果显示,一定深度内硅原子的背散射产额明显减少。4H-SiC specimens were implanted with C-ions and then irradiated with Pb-ions, and subsequently annealed at three different temperatures. The samples were investigated by using Fourier transformation infrared spectrum（FTIR） and Rutherford backward scattering（RBS）. The obtained FTIR spectra showed that there is a buried amorphous layer close to the ion-incident surface and there are several interference fringes in the range from 960 to 1 450 cm ^-1. The intensity of fringes decreases with the increase of annealing temperature. The obtained RBS spectra showed that the yield of Si atoms in 4H-SiC crystal decreases in a well-defined depth region after annealing at 1 373 K.     

高温注氦及随后230MeV的208Pb27+辐照Al2O3的光致发光谱的研究

主要研究了110keV的He⁺高温注入Al₂O₃单晶及1.1MeV/u的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照注氦Al₂O₃样品的光致发光的特性. 从测试结果可以清楚地看到在375nm, 413nm和450nm处出现了强烈的发光峰. 并且在600K, 5×10sup>16ions/cm²剂量点, 样品的发光峰是最强的. 这 表明He⁺注入Al₂O₃后使带隙中深的辐射中心复合的效率大幅度提高, 极大的增强了其发光强度,而且发光伴随着蓝移现象. 而经过高能²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照后的样品, 在390nm出现了新的发光峰,从FTIR谱中我们能够看到, 可能是²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照相对沉积膜出现一定的晶化, 其中含有许多纳米尺寸的Al₂O₃晶粒所致.     

退火对Pb辐照Al2O3单晶发光特性的影响

研究了230MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照Al₂O₃样品及随后在600,900,1100K高温条件下退火后的光致发光特性。从辐照样品的测试结果可以清楚地看到在波长为390,450nm处出现了强的发光峰。辐照量为1×10¹³ions/cm²时,样品的发光峰最强。经过600K退火2h后测试结果显示,380nm发光峰剧烈增强,而其他发光峰显示不明显。在900K退火条件下,380nm的发光峰开始减弱,而在360,510nm出现了明显的发光峰,至到1100K退火完毕后380nm的发光峰完全消失,而360,510nm的发光峰相对增强。从被辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460~510cm^-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al₂O₃振动吸收峰消失,说明Al₂O₃振动模式被完全破坏。1000~1300cm^-1之间为Al—O—Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动,说明其振动模式受到影响。辐照剂量较小的样品,损伤程度相对较低,经退火晶化后,振动模式基本恢复到单晶状态;辐照剂量较高的样品,损伤程度大,退火处理后表面变得较粗糙,振动模式并未出现,说明结构破坏严重。     

GeV能量的Fe离子在C60薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98 GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5 keV/nm时， 不同辐照剂量（5×1010 —8×1013 ions/cm2)下， 在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。 分析表明， Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。 在辐照剂量达到一中间值1×1012 ions/cm2， C60分子的损伤得到部分恢复， 归因于电子激发引起的退火效应。 通过对Raman数据的拟合分析， 演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14 cm2。     

高能重离子辐照的低活化钢硬化效应

为了探讨聚变堆候选低活化钢的抗辐照性能,在兰州重离子加速器国家实验室HIRFL的材料辐照终端,利用63 MeV的~(14)N离子和336 MeV的~(56)Fe离子在-50?C下对一种国产低活化钢进行辐照实验.借助离子梯度减能装置,使入射离子能量在0.22—6.17 MeV/u之间变化,从而在样品表面至24μm深度范围内产生0.05—0.20 dpa的原子离位损伤坪区.利用纳米压痕仪测试样品辐照前后的显微硬度,通过连续刚度测量(constant stiffness measurement)得到低活化钢硬度的深度剖面信息.使用Nix-Gao模型很好地描述了纳米压痕硬度随深度递减的现象(压痕尺寸效应,indentation size effect),从而有效避免了低能离子辐照的软基体效应(softer substrate effect).正电子湮灭寿命谱显示低活化钢在辐照之后长寿命成分增加,说明样品中产生了大量缺陷形成空位团,从而导致了材料力学性能的变化,在离子辐照剂量增加至0.2 dpa时,平均寿命τ_m增加量逐渐变慢,材料中辐照产生的缺陷趋于饱和.     

低速高电荷态重离子辐照的GaN晶体表面X射线光电子能谱研究

利用低速高电荷态Xeq+和Pbq+离子对在蓝宝石衬底上生长的GaN晶体膜样品进行辐照,并利用X射线光电子能谱(XPS)对样品表面化学组成和元素化合态进行了分析.结果表明,高电荷态离子对样品表面有显著的刻蚀作用;经高电荷态离子辐照的GaN样品表面氮元素贫乏而镓元素富集;随着入射离子剂量和所携带电荷数的增大,Ga—Ga键相对含量增大;辐照后,GaN样品中Ga—Ga键对应的Ga3d5/2电子的束缚能偏小,晶格损伤使内层轨道电子束缚能向低端方向偏移.     

重离子辐照SiO2通过能量损失产生发光色心的研究

通过红外光谱和荧光发射光谱分别对600 keV、4 MeV和5 MeV Kr离子辐照的SiO2进行发光特性的研究。在低能量辐照体系中,简单色心(F2色心)的形成在损伤过程中占据主导地位,其主要诱发蓝光发射带;在高能离子辐照条件下,离子径迹上的能量密度较大,因此缺陷浓度的增大产生了一些缺陷团簇和离子径迹,形成了复杂的色心(F2+和F3+色心等)并诱发了强烈的绿光发射带和红光发射带。该实验结果与能量损失过程中统一热峰理论模型(一个综合的基于电子能损与核能损的非弹性碰撞模型和弹性碰撞模型)的模拟结果能够很好地吻合,表明在keV～MeV能区上存在电子能损过程与核能损过程的协同效应。     

高能Pb离子辐照注碳SiO2的红外谱研究

室温下，先用120keV的C离子注入二氧化硅薄膜样品至剂量2.0×1017、5.0×1017或8.6×1017ions/cm2，再用950MeV的Pb离子分别辐照至剂量5.0×1011、1.0×1012或3.8×1012 ions/cm2，然后测量样品的傅里叶变换红外(FTIR)光谱. 通过分析测量得到的傅里叶变换红外谱，发现Pb离子辐照在注碳SiO₂样品中可引起大量的Si－C和Si (C)－O－C等化学键的形成，大剂量Pb离子辐照可在大剂量注碳的SiO₂中产生分子CO₂. 大量的Si－C键的存在和分子CO₂的形成，预示着高能Pb离子辐照在注碳SiO₂样品中有可能形成了纳米Si团簇和/或SiC晶粒.     

高能Xe离子辐照引起的注碳a:SiO2中新结构的形成

先用120keV的碳离子注入非晶二氧化硅a:SiO2薄膜，再用能量为1754MeV的Xe离子辐照。注碳量为5．0×10^16—8．6×10^17ion／cm^2，Xe离子辐照剂量为1．0×10^11和5．0×10^11ion／cm^2。辐照后的样品中形成的新结构用显微傅立叶变换红外光谱仪进行测试分析。结果表明，Xe离子辐照引起了注碳a:SiO2中Si—C，C—C，Si—O—C键以及CO和CO2分子的形成与演化。在注碳量较高时，Xe离子辐照在样品中产生了大量的Si—C键。与注入未辐照和辐照的低注碳量样品比较，增强的Si—C键的形成，预示着辐照可引起注碳a:SiO2样品中的SiC结构相变。Amorphous silicon-dioxide （a:SiO2） films were firstly implanted at room temperature （RT） with 120 keV C-ions to doses ranging from 5.0 × 10^16 to 8.6 × 10^17 ion/cm^2, and then the C-doped a:SiO2 films were irradiated at RT with 1 754 MeV Xe ions to 1.0 × 10^11 and 5.0 × 10^11 ion/cm^2, respectively. The information of new tex- ture formation in the C-doped SiO2 films after high-energy Xe ion irradiation was investigated using micro-FTIR measurements. The obtained results showed that Si--C, C--C, Si--O--C bonds as well as CO and CO2 molecules were formed in the C-doped a-SiO2 films after Xe ion irradiation. Furthermore, Xe-ion irradiation induced a plenteous formation of Si--C bonds in the high dose C-ion implanted a:SiO2 films. Compared with the C-implanted sampies without Xe-ion irradiation and the low dose C-implanted samples with Xe-ion irraddiation, the enhanced and plenty of Si--C bond formation implied that the phase of SiC structures may be produced by Xe-ion irradiation in the high dose C-ion implanted a:SiO2 films.