注碳二氧化硅中高能重离子辐照效应研究

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本论文工作采用“低能离子注入+高能重离子辐照”实验方法,通过建立注碳二氧化硅(SiO2)中结构变化和新结构形成与高能重离子辐照参数的关系,比较系统地研究了注碳SiO2中高能重离子辐照效应,并对辐照效应产生机理进行了初步探讨。   实验中,先将120keV的C离子注入SiO2样品,再用Xe、Pb、U等多种高能重离子辐照,然后用FTIR、Raman谱和TEM等分析技术对样品进行表征。   实验结果表明,岛能离子辐照注碳非晶SiO2在注碳区肜成管状径迹,在高能离子引起的离子径迹及其附近区域形成了SiC、碳团簇、SiOC结构和CO/CO2分子并观察到了局域纳米晶化现象,形成的SiOC和SiC具有链式和笼式结构。新结构的形成与碳离子注入剂量、高能离子辐照剂量、电子能损以及总沉积能量密度有关,并存在相应的阀值。根据实验结果并结合热峰模型,本文作者认为高能重离子辐照可能在注碳SiO2中引起了一系列化学反应,其驱动力来自于强电子激发引起的热峰过程。研究结果还表明,“低能离子注入+高能重离子辐照”足合成具有特殊功能材料的一种有效手段,通过选择合适的高能重离子辐照,实现有选择结构相变,可以合成新掣功能材料。
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