РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ НАНОСТРУКТУР
Download
1 / 17

РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ НАНОСТРУКТУР - PowerPoint PPT Presentation


  • 382 Views
  • Uploaded on

РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ НАНОСТРУКТУР. Герасименко Н.Н. , Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Мамайкин А.В. Московский государственный институт электронной техники (технический университет), Москва, Зеленоград mailto: [email protected] тел.: (49 9 ) 734-30-11. Ключевые вопросы.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ НАНОСТРУКТУР' - amber


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ НАНОСТРУКТУР

Герасименко Н.Н., Медетов Н.А., Смирнов Д.И., Мамайкин А.В.

Московский государственный институт электронной техники (технический университет), Москва, Зеленоград

mailto:[email protected] тел.: (499) 734-30-11


Ключевые вопросы НАНОСТРУКТУР

  • Предмет исследования радиационной стойкости

  • Радиационная стойкость различных классов наноматериалов и структур. Нанокристаллические и нанопористые материалы

  • Феноменологическая модель радиационной стойкости нанокристаллических материалов. Роль размерного фактора. Явления на границах нанообъектов (поверхностная энергия, тянущие поля упругих напряжений и пр.)


Что обычно понимают под радиационной стойкостью?

  • Стойкость по отношению к скорости введения радиационных структурных нарушений:

    • скорость накопления объектом вводимых дефектов незначительна;

    • восстанавливает свою структуру после или во время радиационного воздействия, например, происходит самозаживление (self-healing) углеродных нанотрубок при достаточно высоких температурах.

  • Неизменность по отношению к деградации функциональных параметров наноструктурных элементов.

    • например, незначительная деградация фото- и электролюминесценции квантовых точек A3B5под облучением.


К модели радиационной стойкости радиационной стойкостью?нанокристаллических материалов

[Герасименко Н.Н., Смирнов Д.И. // Нано- и микросистемная техника, 2008. - № 9. - С. 2-11]


Пористый кремний радиационной стойкостью?

Нанопористые слои Si демонстрируют повышенную радиационную стойкость по сравнению с c-Si

Спектры рамановского рассеяния слоев por-Si - наложение линий рассеяния от объемных фононов, колебаний в нанокристаллах и аморфной фазы.

Спектры рамановского рассеяния для c-Si (a) и por-Si (b). 1 — исходные образцы; 2–4 — после облучения Ar+ 300 кэВ дозами 5·1014, 2 · 1015, 1 · 1016 см-2 соответственно.

[В.В. Ушаков, В.А. Дравин, Н.Н. Мельник и др. //ФТП, 1997. – Т. 31. - № 9. - С. 1126]


Пористый радиационной стойкостью?фосфид галлия

В отличие от нанопористого кремния

por-GaPне обнаруживает повышенной радиационной стойкости:

por-GaPимеет не нано-, а мезопористую структуру.

Спектры фотолюминесценции c-GaP (a) и por-GaP(b), облученных различными дозами ионов Ar и отожженных при 720°C. Дозы облучения, см-2:

2 — 5 · 1014, 3 — 1 · 1015, 4 — 5 · 1015. 1 — спектры исходных образцов.

[В.В. Ушаков, В.А. Дравин, Н.Н. Мельник и др. // ФТП, 1998. – Т. 32. – № 8]


Sio 2
Нанокристаллический кремний в аморфной матрице SiO2

Спектры ФЛ слоев SiO2c нанокристаллами Si до (1) и после облучения ионами He+дозами, см-2: 2 - 3 ∙ 1012, 3 - 1 ∙ 1013, 4- 3 ∙ 1013. Спектр 5 – после облучения слоя чистого SiO2ионами He+ дозой 1∙1015 см-2.

По мнению авторов, раннее гашение фотолюминесценции и аморфизация происходят благодаря взаимодействию генерируемых подвижных дефектов с поверхностью нанокристаллов.

См. также

[С. Романов, Л. Смирнов.

О взаимодействии точечных дефектов с границей раздела Si – SiO2 //ФТП, 1976. - Т. 10. - № 5. - С. 876-881]

[Г.А. Качурин, С.Г. Яновская, M.-O. Ruault и др. // ФТП, 2000. - Т. 34. - № 8. - С. 1004-1009]


Ge sio 2
Аморфизация монокристаллического Ge вматрице SiO2

Сравнение доз аморфизации для nc-Ge и c-Ge (данные EXAFS).

По мнению авторов, меньшая доза аморфизации nc-Ge по сравнению с c-Ge связана с влиянием внешнего аморфизированного слоя Ge на границе с a-SiO2 на весь объем нанокристаллита вплоть до размеров кристаллита

~10 нм.

[F. Djurabekova, M. Backman, K. Nordlund // Nucl. Inst.and Meth. in Phys. Res., B 266 (2008) 2683]


Ge sio 21
Аморфизация монокристаллического Ge вматрице SiO2

a)

b)

Моделирование процесса облучения nc-Ge (4 нм) в a-SiO2.

a – До облучения, b – после облучения, эквивалентного образованию ПВА с энергией 0,1 кэВ.

[F. Djurabekova, M. Backman, K. Nordlund // Nucl. Inst.and Meth. in Phys. Res., B 266 (2008) 2683]


Cu nb
Многослойные пленочные структуры Cu-Nb

  • Многослойные пленочные структуры Cu-Nb, полученные напылением, толщина отдельного слоя 2.5, 5, 40, 100 нм.

  • Облучение данных структур при комнатной температуре ионами гелия с энергией 33, 150 кэВ, доза 6*1016 – 1.5*1017 см-2.

  • При толщинах слоев менее 20 нм ПЭМ не выявил наличия эффекта блистеринга после облучения.

[A.Misra, M.J.Demcowicz, et al. The Radiation Damage Tolerance Of Ultra-High Strength Nanolayered Composites // JOM, 2007. – No 9.- P. 62-65]


Cu nb1
Многослойные пленочные структуры Cu-Nb. Моделирование

Энергия формирования точечных дефектов (вакансий) на границе раздела нанокомпозита Cu-Nb намного меньше, чем в монокристаллическом материале. Интерфейс является эффективной областью стока подвижных радиационных дефектов.

[A.Misra, M.J.Demcowicz, et al. The Radiation Damage Tolerance Of Ultra-High Strength Nanolayered Composites // JOM, 2007. – No 9.- P. 62-65]


Рентгеноструктурный анализ облученных образцов пористого кремния

красн. – до облучения

син. – после

Доза P+ 3·1013см-2

Энергия 80 кэВ

Дифракционный пик Si(004)

Размер кристаллитов ~10 нм

c-Si(004)

por-Si(004)


Рентгеноструктурный анализ облученных образцов пористого кремния

Доза P+ 3·1013см-2

Энергия 80 кэВ

Дифракционный пик Si(004)

Размер кристаллитов

~40 нм

красн. – до облучения

син. – после

c-Si(004)

por-Si(004)


Рентгеноструктурный анализ облученных образцов пористого кремния

Доза P+ 3·1013см-2

Энергия 80 кэВ

Дифракционный пик Si(004) - окисленный пористый кремний.

Наличие растягивающих напряжений σ ~ 1 ГПа

Размер кристаллитов

~50 нм

красн. – до облучения

син. – после

c-Si(004)

por-Si(004)


ИК-спектроскопия облученных образцов

ИК-спектры поглощения образцов:

Размер кристаллитов ~10 нм

(верхн.)

Размер кристаллитов ~40 нм

(нижн.)

красн. – до облучения

син. – после


ИК-спектроскопия облученных образцов пористого кремния

ИК-спектр поглощения образца окисленного пористого кремния (размер кристаллитов ~50 нм).

красн. – до облучения

син. – после


Заключение образцов пористого кремния

  • Наноматериалы и наноструктуры, а также приборы на их основе, демонстрируют повышенную радиационную стойкость по сравнению с традиционными материалами.

  • Показано, что одну из главных ролей в механизмах радиационной стойкости играют эффекты размерной локализации, а также эффекты на границе раздела нанообъекта с внешней средой.

  • Предложена модель радиационной стойкости по отношению к неизменности структуры для нанокристаллов и нанопористых материалов, основанная на механизме образования радиационных дефектов, связанных с появлением и аннигиляцией ближних пар Френкеля в ограниченном объеме нанокристаллита.

  • СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!


ad