Исследование процессов формирования наноразмерных структур в полупроводниковых и диэлектрических кристаллов

Исследование процессов формирования наноразмерных структур
в полупроводниковых и диэлектрических кристаллов
единичными тяжелыми ионами высоких энергий
А.С. Варданян
Институт радиофизики и электроники НАН РА, Лаборатория физики твердого тела
Структурные нарушения в объеме сапфира при облучении
ионами висмута (Se=41 кэВ/нм)
ПЭМ-изображение кристалла сапфира, облученного ионами Bi с энергией 710
МэВ и электронно-дифракционное изображение трековой области. Диаметр
наблюдаемых разупорядоченных областей составляет 3-4 нм.
Латентные треки в MgAl2O4
а
б
изображения микроструктуры MgAl2O4, облученной ионами Kr(430 МэВ)
до флюенса 1,11012 см-2 в геометрии “cross-section“ (а) и
горизонтальной проекции (б)
Оценка температуры в области трека ионов Bi в Al2O3 в модели термического пика.
(TSPIKE02, M. Toulemonde et al, Nucl. Instr. Meth., 2000, B166-167, p. 903-912.)
Te
 ( K e Te )  g (Te  T )  B(r , t )
t
T
C (T )
 ( K (T )T )  g (Te  T )
t
6000
Ce
  De a
5000
Температура, К
где Te, T, Ce, C(T) и Ke, K(T) – температура,
теплоемкость и теплопроводность электронной и
атомной подсистемы, соответственно,
g –константа электрон-фононного взаимодействия,
B(r,t) - плотность энергии, выделяемой ионом в
электронной подсистеме,
4000
3000
2000
1000
средняя длина свободного пробега электрона
0
1E-15
1E-14
1E-13
1E-12
1E-11
1E-10
t, с
Величина g связана с a соотношением a = Ce/g
3000
= 4 нм, Т  Т испарения в области r = 2 нм
 = 8 нм, Т  Т плавления в области r = 2 нм
=8 нм
0.5 nm
1.0
1.5
2.0
4.0
7.0
10.0
2500
Температура, К
Зависимость температуры от времени на
различном расстоянии от оси траектории иона
висмута в Al2O3 при Se = 41 кэВ/нм для =4 нм и 8
нм.
0.5 nm
1.0
1.5
2.0
4.0
7.0
10
=4 nm
2000
1500
1000
500
0
1E-15
1E-14
1E-13
1E-12
t, с
1E-11
1E-10
Спасибо