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.     

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.     

碳化硅中惰性气体离子辐照引起缺陷的研究

综述了有关碳化硅材料中惰性气体离子引起辐照缺陷研究的进展。包括借助多种方法对氦离子辐照的碳化硅中氦泡集团形成的剂量阈值的实验研究,基于过冷固体假设对氦泡阈值的理论解释,不同剂量氦泡的两种形态及其机理的研究,以及重惰性气体离子（Ne,Xe）辐照下缺陷演化的特点。This paper gives a review of our recent studies on the defect production in silicon carbide induced by energetic inert-gas-ion irradiation. The work includes the study of the dose threshold for helium bubble formation by combining TEM, RBS-channeling and PAS, the theoretical analysis of the dose threshold for bubble formation based on the Frozen-Matrix assumption, two types of bubble arrangement at different dose regions and the study of damage um-ion production behavior in the case of irradiation with heavier inert-gas-ions （ Ne, Xe） as a comparison to heliirradiation.     

高能氩离子在聚苯乙烯中的电子能损效应研究

用1.4GeV氢离子对多层堆叠的厚约53m的聚苯乙烯薄膜在室温和真空条件下进行了辐照;对辐照后的样品进行了从红外到紫外的光吸收测量.测量结果显示,材料经高能红离子辐照后发生化学降解,降解过程强烈依赖于电子能损;在能量沉积密度很高的径迹芯中,分子主链和苯环均遭到破坏;在电子能损高于0.77keV/nm时有炔基产生.     

7075铝合金的Fe11+离子辐照损伤研究

7075铝合金因其优异的各项性能,作为结构部件,广泛应用于航天领域中。航天器空间环境中存在各种辐射粒子,这些粒子会对航天器材料产生不同程度的辐照损伤,对其可靠性构成了巨大的威胁,甚至会导致航天任务失败。通过选取不同剂量下3 MeV的Fe¹¹⁺离子辐照7075铝合金,采用XRD、AFM和纳米压痕等测试手段对7075铝合金的辐照损伤进行了研究,分析了辐照前后7075铝合金的微观组织、表面形貌和硬度的变化。结果显示,离子辐照后的7075铝合金未形成新的相,且结构保持完整,表明其具有一定的抗辐照性能。同时,观察表面发现了由级联碰撞演化及表面缺陷扩散导致的山峰状突起,且样品表面粗糙度和突起的分布密度随剂量增加呈先增加后减小的趋势。另外,纳米压痕测试表明,辐照后样品硬度增加,且随剂量增加,硬度逐渐趋于饱和,经分析可知,样品产生辐照硬化是由于辐照缺陷阻碍了位错的滑移导致。     

高能Ar离子辐照PET引起的光吸收变化研究

采用紫外–可见光吸收技术分析和研究了35MeV/uAr离子辐照聚酯膜引起的光吸收改性.结果表明,Ar离子轰击聚酯膜时引起了碳键的共轭体系形成,从而导致了紫外–可见光区域中光吸收明显增加,光吸收增加的幅度依赖于离子的照射剂量、离子在样品中的平均电子能量损失以及光的波长,剂量越高,电子能损越大,光吸收增幅越大;而光的波长越长,光吸收的增加则越不明显.利用测量到的光吸收曲线,同时还定量地研究了各种辐照条件下聚酯膜的光能隙和碳原子团的尺寸.     

6061-Al合金的自离子辐照损伤效应

铝合金是国内外研究堆的主要结构材料,在前期300#研究堆主要结构材料铝合金辐照性能研究的基础上,通过离子辐照研究6061-Al合金的微观结构损伤和引起的硬度变化,以开展较高辐照剂量下6061-Al合金损伤效应的前期探索。结果表明,经过自离子辐照后,6061-Al合金中产生了夹角为72°的位错环等缺陷,随着辐照剂量从0.218×1016 cm?2增加到4.367×1016 cm?2,缺陷密度明显增加,但选区电子衍射表明合金保持了很好的晶体结构,并没有发生非晶化。纳米压痕测试表明,不同辐照剂量下,样品中产生了不同程度的硬化,且微观硬度随着辐照剂量的增加而增加,当剂量增加到2.183×1016和4.367×1016 cm?2时,辐照硬化达到饱和,约为11%。研究结果可为初步预测较高中子辐照剂量下6061-Al合金结构和性能的变化提供数据支撑。     

光纤辐照缺陷的电子自旋共振研究

用电子自旋共振方法研究光纤的γ射线辐照缺陷情况。结果发现，射线辐照产生一系列同磁缺陷，缺陷中心的浓度随着辐照剂量的增加而增加；缺陷的种类主要是Ｅ＇心、非桥连氧空穴心和过氧根（ＯＨＣ）心，并对它们形成的机制进行了分析和讨论。 关键词：     

离子辐照对磷烯热导率的影响及其机制分析

通过离子辐照产生缺陷,可以非常有效地调控磷烯诸多物理性质.本文应用分子动力学方法模拟离子辐照磷烯的过程,给出了缺陷的形成概率与入射离子能量、离子种类以及离子入射角度之间的关系,并且应用非平衡态分子动力学计算辐照后磷烯热导率的变化.以缺陷形成概率为切入点,系统地研究了辐照离子的能量、辐照剂量、离子的种类以及离子的入射角度对磷烯热导率的影响.应用晶格动力学方法研究了空位缺陷对磷烯声子参与率的影响,并计算了声子局域模式的空间分布.基于量子微扰和键弛豫理论,指出空位缺陷明显降低磷烯热导率的最重要物理机制是空位缺陷附近的低配位原子对声子强烈散射.本文研究可为缺陷工程调控磷烯的热输运性质提供理论参考.     

离子辐照产生的空位型缺陷对Si中B原子热扩散的影响

使用二次离子质谱仪分析了附加的空位型缺陷对单晶Si中注入B原子热扩散的影响. Si中B原子是通过30keV B离子室温注入而引入的, 注入剂量为2×10¹⁴cm^－2. Si中附加的空位型缺陷通过两种方式产生: 一是采用40或160keV He离子注入单晶Si到剂量5×10¹⁶cm^－2,并经800°C退火1h; 二是采用0.5MeV F或O离子辐照单晶Si到剂量5×10¹⁵cm^－2.结果显示, 不同方式产生的附加的空位型缺陷均能抑制注入的B原子在随后热激活退火中发生瞬间增强扩散效应, 并且抑制的效果依赖于离子的种类和离子的能量. 结合透射电子显微镜和卢瑟福背散射分析结果对以上抑制效应进行了定性的讨论.     

Deep Level Transient Spectroscopy of Defects in High-Energy Light-Particle Irradiated Si

The authors review what has been learned concerning the electrical and annealing properties of point defects in high-energy electron or proton irradiated Si from deep level transient spectroscopy (DLTS). The authors have focused mainly on the properties of electron traps, and to a lesser extent on the properties of hole traps. In addition to an in-depth discussion of hydrogen-related defects in Si, this review article provides a brief tutorial on ion-solid interactions and the theory underlying DLTS. The authors also provide a few examples of the power of high resolution Laplace DLTS in analyzing radiation induced defects. The collection of results gathered in this article may provide the fundamental information for successful defect engineering in light-particle irradiated Si.     

Ni离子辐照国产ZIRLO合金的辐照性能研究

国产ZIRLO合金是CAP1400重要的燃料包壳管候选材料之一,因此需要在使用前对该材料进行辐照性能考验。研究了国产ZIRLO合金的辐照性能随辐照温度和损伤剂量的变化。辐照实验在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上,采用80 MeV的Ni离子进行,辐照产生的损伤采用透射电子显微镜、能量色散谱和纳米压痕法等方法表征。国产ZIRLO合金在300℃经10 dpa损伤剂量辐照后观察到均匀分布的析出颗粒,同样剂量在700℃辐照析出颗粒数目减少,析出相的主要成分为Nb。辐照后出现硬化现象,辐照损伤剂量越大,硬化程度越高;随着辐照温度升高,辐照硬化呈减小趋势。The domestic ZIRLO is a promising candidate of cladding materials for CAP1400. It is necessary to test its radiation properties before its use. In this paper, the radiation properties of the domestic ZIRLO have been studied as functions of irradiation temperature and dose respectively. The experiment was performed at the HI-13 tandem accelerator of China Institute of Atomic Energy by using 80 MeV Ni ions at different temperature and different dose. The transmission electron microscopy, electron dispersive spectroscopy and nano-indentation were used to characterize the radiation damage. The experimental results show that the precipitates are uniformly distributed at 10 dpa and 300℃, while at 700℃ the number of precipitates is reduced. Among all the precipitates, Nbisthe dominant element. Hardening phenomenon was also observed after irradiation, the higher the radiation dose, the higher the degree of hardening, and it illustrates a decreasing tendency with the increasing of the irradiation temperature.     

25 MeV/u Kr辐照下PET薄膜的损伤机制研究

通过25 MeV/u 86 Kr离子辐照叠层结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯膜（PET）, 在不同的电子能损（3.40-7.25 keV/nm）和离子注量(5×1011----3×1012 ions/cm2)辐照条件下, 对Kr离子在PET中引起的辐照损伤效应进行了研究。借助傅里叶变换红外光谱分析,通过对样品的红外吸收峰进行扣除基底后的Lorentz拟合,分析了与主要官能团对应的吸收峰强度的变化趋势, 研究了化学结构与组分在重离子辐照下的变化规律; 利用X射线衍射光谱仪测量, 研究了Kr离子在PET潜径迹中引起的非晶化过程,并通过对吸光度和非晶化强度随离子注量的指数衰减规律的分析, 获得了不同电子能损离子辐照PET时主要官能团的损伤截面和非晶化截面及对应的潜径迹半径。 At room temperature, polyethylene terephthalate(PET) foil stacks were irradiated by 25 MeV/u Kr ions in the electronic stopping power range(3.3--7.66 keV/nm) and the fluence range from 5×1011 to 3×1012 ions/cm2. The behaviour of the main function groups with fluence and electronic stopping power were studied by using Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy, the degradation of the function group was investigated with the Lorentz fitting subtracted baseline. The amorphous processes in the latent tracks of PET were studied by X ray diffraction(XRD) measurements. The Kr ion induced degradation cross section and amorphisation cross sections(radii) for different electronic energy loss were acquired from the experimental data(FT IR and XRD) by exponential decay function respectively.      

高压条件下高能重离子辐照材料研究进展

高能重离子辐照处于高压条件下材料的研究,是随着高能重离子加速器技术的快速发展而出现的一个新的研究领域, 研究结果涉及材料学、 地质学、地质年代学、核废料处理学等学科。简要介绍最近几年国内外在高能重离子辐照高压条件下材料研究领域的研究现状及已取得的结果,并对未来在兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL CSR）上开展相关研究工作的前景作了展望。With development of high energy heavy ion accelerator, it is possible to perform heavy ion irradiation experiments of pressurized materials in diamond anvil cells(DACs). It is a new research field. The results expected from irradiation experiments under high pressure will have impacts on several scientific fields such as materials science,geo science,geochronology,and nuclear waste storage. In this paper, some of recent works in this field are presented and reviewed. Furthermore,the research plan of materials under high pressure based on HIRFL-CSR is introduced.     

X-Ray Diagnostics of Microstructure Defects of Silicon Crystals Irradiated by Hydrogen Ions

Technical Physics - Features of formation and transformation of radiation defects in near-surface layers of silicon plates that are implanted with hydrogen ions are studied. Using the method of...     

电子辐照GaN基LED的缺陷光学性能研究

采用基于第一性原理计算的平面波超软赝势方法,计算电子辐照后由简单缺陷引起的GaN外延材料的光学性能变化。首先计算出本征GaN晶体的性质作为研究缺陷性质变化的参照,着重分析了VN、V_(Ga)、GaN、Mg_(Ga)、Mg_(Ga)-O_N、Mg_(Ga)-VN、V_(Ga)-O_N等缺陷对光吸收谱的影响。由于In GaN多量子阱是主要的LED发光来源,还对不同In摩尔分数掺杂下的GaN进行了光学性质研究。结果表明:VN、GaN和In掺杂等缺陷使GaN主吸收峰出现红移且吸收系数均降低;而V_(Ga)、Mg_(Ga)、Mg_(Ga)-O_N、V_(Ga)-O_N均使GaN的主吸收峰出现蓝移,只是Mg_(Ga)缺陷使主吸收峰峰值增加,其余缺陷均使主峰吸收系数降低;Mg_(Ga)-VN仅仅减小了主峰峰值,并未改变光子吸收波长。研究结果表明,电子辐照后的缺陷会使材料性能发生变化。