Ar离子辐照非晶态合金引起的尺寸变化

利用兰州重离子加速器(HIRFL)提供的2.79MeV/u Ar离子,在50K以下的低温辐照了Fe₄₇Ni₂₉V₂Si₆B₁₆等4种非晶态合金样品,室温下使用光学显微镜对辐照前、后的同一样品拍照,对比测量了样品的宏观尺寸. 结果表明:在辐照剂量为1.5×10¹⁴离子/cm²时,非晶态合金形变不明显,测量到的样品宽度相对增长Δb/b₀均小于1.0%;当辐照剂量增加到1.6×10¹⁵离子/cm²时,所有非晶态合金样品都发生了显著的形变,其宽度相对增长分布在4.3%—12.0%之间,对此结果进行了定性的分析.     

红外光吸收研究35MeV/u Ar离子辐照半晶质聚酯膜引起的效应

35MeV/u Ar离子在室温下辐照了多层堆叠的半晶质聚酯膜,采用傅立叶转换的红外光吸收技术分析和研究了由辐照引起的化学键断裂及其对离子剂量、离子在样品中的平均电子能量损失和吸收剂量的依赖性.结果表明,辐照导致聚酯膜中发生了明显的化学键断裂,断键过程主要发生在反式构型的乙二醇残留物和苯环的对位上,苯环的基本结构在辐照中变化较小.断键不仅强烈地依赖于离子的照射剂量,而且还跟样品中电子能量沉积密切相关,明显的断键发生在4.0MGy以上的吸收剂量.     

Ar离子辐照单晶Si引起的顺磁缺陷研究

采用电子顺磁共振研究了112MeVAr离子50K以下的低温辐照的单晶Si中缺陷产生和退火效应.结果表明:Ar离子辐照Si引起了中性四空位(Si-P3心).非晶化区域等缺陷的形成,Si-P3心分布在电子能损起主导作用的辐照区域,并在200℃的退火温度消失,伴随着四空位的退火,复杂的空位团,如Si-P1心.Si-A11心等出现,并保持到较高的温度.孤立的非晶区域的完全再结晶发生在350℃左右的退火温度,理论估算表明低剂量Ar离子辐照Si产生的非晶区域的半径分布在16-20A之间,定性地讨论了结果.     

离子辐照石墨生成的纳米尺寸Ar泡

用60keV的Ni⁺和Ar⁺在相同实验条件下,先后分别辐照同一块石墨靶,剂量均为10¹⁸/cm².带能量色散X射线分析和电子衍射分析的高分辨透射电子显微镜观察和分析发现,尺寸不同的纳米Ar泡嵌在类玻璃碳薄片中,部分泡内的Ar可能已形成固体结构.     

35MeV/uAr离子辐照聚酯膜引起的效应研究

采用多种手段研究了 35Me V/u的 Ar离子辐照聚酯 (PET)膜产生的微观结构变化 .结果表明 ,辐照使聚酯的化学键断裂并产生了炔端不饱和基团和自由基 .断键主要发生在乙二醇残留物、苯环的对位和酯的 C— O键上 .随着吸收剂量的增加 ,材料的结晶度逐渐降低 ,由原始的41 .7%减至最高辐照量时的 1 5.0 % .研究发现 ,聚脂的非晶化转变截面与电子能损呈线性关系 ;断键和非晶化效应主要取决于样品的吸收剂量 ,并存在一个约 4.0 MGy的阈值.Stacked polyethylene terephthalate films were irradiated with 35 MeV/u Ar ions at room temperature. The ion induced effects were studied by ultraviolet visible spectrometer, Fourier transform infrared spectroscopy, X ray diffractometer, X ray photoelectron spectroscopy, electron spin resonance spectroscopy and differential scanning calorimetry. Bond breaking and the formation of alkyne end groups and free radicals were observed. The bond breaking processes occurred mainly...     

Ar离子辐照非晶态合金表面发泡和针孔形成研究

150keV和195keVAr离子室温下辐照非晶态合金(Co₉₄Fe₄Cr₂)₇₈Si₈B₁₄,表表面发泡和溅射腐蚀是两种主要的表面损伤过程.针孔出现较表面发泡要晚,它的密度随剂量增加迅速地增加,并且在一定的辐照剂量时趋向饱和,这时,一种多孔粗糙的表面损伤结构形成.针孔的形成影响了表面发泡,导致了发泡密度随剂量增加急剧地减小.用溅射和气泡破裂解释了针孔形成和在高剂量时趋向饱和的原因.     

22 MeV/u的Fe离子在PET 膜中引起的辐照效应研究

用能量为22 MeV/u的 Fe离子在室温和真空条件下辐照了多层堆叠的半晶质聚酯膜, 采用傅里叶转换红外吸收光谱、 紫外/可见吸收光谱 和X射线衍射技术分析测量了辐照后聚酯膜的微观结构所发生的变化, 详细研究了分子结构的变化和非晶化转变与离子剂量、 离子在样品中的平均电子能损以及吸收剂量的依赖关系． 分析结果表明: 辐照导致化学键的断裂、 新化学键的形成和非晶化转变． 非晶化效应和化学键的断裂随离子剂量和电子能损的增加而增大, 但变化的总量仅依赖于总的吸收剂量, 表明在所涉及的能损范围里, 辐照产生的变化与辐照离子的种类和能量没有直接的关系, 而只决定于材料对辐照离子能量的吸收程度． Semicrystalline polyethylene terephthalate (PET) film stacks were irradiated with 22 MeV/u Fe ions at room temperature under vacuum. Ion beam induced microscopic structural modifications and amorphous transformation were investigated by means of Fourier transform infrared spectrosocopy (FTIR), ultraviolet visible absorption spectrosocopy (UV/Vis) and X ray diffractometer (XRD). It was found that irradiation induces bond breaking, formation of new free radiculs and amorphous transformation. These effects were found to depend on ion fluence , the electronic energy loss and aborbed dose. The creation of alkyne groups was found only at the aborbed dose higher than 5.0 MGy.     

高剂量Ar离子辐照Si缺陷产生及其退火行为EPR研究

112MeVAr离子在50K以下的低温辐照Si到8×10¹⁴/cm²剂量,室温下采用电子顺磁共振技术分析了由辐照引起的缺陷产生及其退火行为,结果表明:Ar离子辐照在Si中引起了中性四空位(Si-P3心)､带正电荷的〈100〉劈裂的双间隙子(Si-P6心)以及连续的非晶层3种缺陷的形成. 在200℃的退火温度,Si-P3心和Si-P6心消失,这时带负电荷的五空位(Si-P1心)开始生长,Si-P1心可以保持到550℃左右的退火温度. 在350℃时,可以明显地观测到另一个含有更多空位的顺磁缺陷心(Si-A11心).连续非晶层的再结晶需要600℃以上的温度,并且在整个退火过程中,非晶顺磁共振线的线型和线宽保持不变. 定性地讨论了结果.     

高能氩离子辐照硅产生的缺陷研究

在室温下750MeV氩离子对本征单晶硅进行辐照,通过用正电子湮没寿命测量技术、电子顺磁共振技术以及红外光吸收方法研究了辐照产生的缺陷.结果表明:电中性双空位是辐照产生的主要空位团;在4.3×10¹⁴ions/cm²的高剂量下未见样品发生非晶化转变;虽然在离子射程末端双空位的浓度随剂量的增加而显著增大,但在以电离激发过程为主要能损方式的区域里双空位的浓度基本不变.据此可以认为,电子能损过程对辐照产生的缺陷有退人作用.     

150keV Ar离子辐照非晶态合金表面发泡和溅射形貌研究

150keV Ar离子辐照非晶态合金Fe₃₉Ni₃₉Mo₂Si₁₂B₈、Fe₄₀Ni₄₀Si₁₂B₈、Fe₃₉Ni₃₉V₂Si₁₂B₈、Fe₇₇Cr₂Si₅B₁₆和Fe₇₈Si₁₀B₁₂,用扫描电子显微镜(SEM)观测研究了表面损伤形貌剂量变化的过程.低剂量时表面发泡形成.发泡随剂量增加受到溅射腐蚀,表面形成坑洞或针孔,针孔密度随剂量增加而增加,高剂量时,表面损伤以溅射为主,溅射对表面的腐蚀导致多孔粗糙的表面损伤结构建立,并且这些结构与靶材料有着密切的关系.     

94MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

室温下,用94MeV的Xe离子辐照纳米晶和非晶硅薄膜以及单晶硅样品,辐照量分别为1.0×1011,1.0×1012和1.0×1013ions/cm2。所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪进行检测分析。通过对比研究了纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学带隙随Xe离子辐照量的变化。结果表明,不同结构的硅材料中Xe离子辐照引起的光学带隙变化规律差异显著:随着Xe离子辐照量的增加,单晶硅的光学带隙基本不变,非晶硅薄膜的光学带隙由初始的约1.78eV逐渐减小到约1.54eV,而纳米晶硅薄膜的光学带隙则由初始的约1.50eV快速增大至约1.81eV,然后再减小至约1.67eV。对硅材料结构影响辐照效应的机理进行了初步探讨。     

Optical and Structural Modifications in Heavy Ion Irradiated Polystyrene

Samples of polystyrene (PS) have been irradiated with ⁶⁴Cu (50 and 120 MeV) and ¹²C (70 MeV) ion beams (fluence=10¹¹ to 10¹³ ions cm^?2) in order to study the induced modifications using UV‐VIS and FTIR spectroscopy. UV spectra of irradiated samples reveal that the optical band gap decreases from 4.36 to 1.46 eV in PS. The decrease in optical band gap is more pronounced with the Cu‐ion beam due to high electronic energy loss as compared to the C ion beam. The effect of low energy (50 MeV) Cu ions on the optical properties of PS is larger than that due to high energy (120 MeV) Cu ions. The correlation between the optical band gap and the number of six member carbon rings inside the largest carbon clusters embedded in the network of polystyrene is discussed. FTIR spectra reveal the formation of hydroxyl, alkene, and alkyne groups in the Cu‐ion irradiated PS. Changes in the intensity of the absorption bands on irradiation with C‐ion relative to pristine samples have also been observed and are discussed.     

Optical behaviour of swift heavy ions irradiated poly(vinyl alcohol) films

Polyvinyl alcohol films were irradiated to 90 MeV O ⁶⁺ and 150 MeV Si ¹⁴⁺ ions at fluence ranging from 10¹⁰ to 10¹² ions/cm². The observed changes in optical energy gap of this polymer have been investigated and results are tried to be explained in terms of energy transferred by the incident ions. It has been noticed that the value of optical energy gap decreases with increasing energy loss during the ion–polymer interaction process.     

低能离子在C60薄膜中引起的辐照效应

用Raman(拉曼)散射技术分析了120keV的H,Ar和Fe离子在C₆₀薄膜中引起的辐照效应,主要指由晶态向非晶态的转变.分析结果表明,在Fe和Ar离子辐照的C₆₀薄膜中,核碰撞主导了由晶态向非晶态的转变过程.而在H离子辐照的情况下,电子能损起主导作用,并发现在H离子辐照过程中,电子能损有明显的退火效应,致使由晶态向非晶态转变的过程中,经历了一个石墨化的中间过程.     

离子束溅射沉积不同厚度铜膜的光学常数研究

利用Lambda-900分光光度计对离子束溅射沉积不同厚度Cu膜测定的反射率和透射率,运用哈德雷方程,并考虑基片后表面的影响,对离子束溅射沉积的Cu膜光学常数进行了计算。结果表明,在同一波长情况下,膜厚小于100 nm的纳米Cu膜光学常数随膜厚变化明显;膜厚大于100 nm后,Cu膜的光学常数趋于一定值。Cu膜不连续时的光学常数与连续膜时的光学常数随波长变化规律不同;不同厚度的连续膜的光学常数随波长变化规律相同,但大小随膜厚变化而变化。     

Au/SiO2纳米复合型材料的光吸收性质

在室温下用离子束溅射沉积工艺在石英基材上生成Au-SiO2复合薄膜。把生成薄膜从500~900℃(分别保温5 min)分五个不同温度进行退火处理。用X光衍射方法(XRD)对薄膜结构进行了测试,得到Au-SiO2纳米复合薄膜未退火(as-dep)和退火后的X射线衍射谱;透射电子显微镜(TEM)观察了经过700℃退火处理复合薄膜中Au粒子在薄膜中分布状态和颗粒大小。用分光计测试薄膜光吸收特性,吸收光谱范围为190~1000 nm,发现退火温度从500~700℃,光谱吸收峰有明显红移存在,而在更高温度吸收峰的位置和强度几乎都不变。这与X射线衍射检测吻合。并用德鲁特(Drude)模型给于理论解释。     

锂离子注入对V2O5薄膜光吸收的影响

采用真空蒸发经热处理制备了Ｖ２Ｏ５薄膜,使用二电极恒流法从１Ｍ／ＬＬｉＣｌＯ４的ＰＣ电解质溶液向Ｖ２Ｏ５薄膜注入锂离子,形成ＬｉｘＶ２Ｏ５（０≤ｘ≤０．５４）,测量了Ｖ２Ｏ５薄膜近垂直反射和透射光谱,计算了光吸收系数。Ｘ射线衍射分析表明薄膜为微晶结构。吸收系数与光子能量关系曲线中存在两个不同的变化区域,光子能量较高部分,（αｈν）１２与ｈν有线性关系;较低部分,吸收光谱存在一个尾巴。这两个区域的分界能量取决于电子和锂离子的注入量。研究结果表明Ｖ２Ｏ５薄膜阳极电致变色起源于吸收边缘的移动,而阴极电致变色则来源于小极化子的吸收