СТРУКТУРНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ВЛИЯЮЩИЕ НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ КЕРАМИКИ SI3N4
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2022-123-4-501-508Ключевые слова:
диэлектрики, радиационно-стойкий материалы, потери энергии, пробег ионов, быстрые тяжелые ионы, аморфизация, латентные трекиАннотация
В работе представлены исследования влиянию радиационных повреждений, влияющих на радиационную стойкость поликристаллической керамики нитрида кремния, облученного ионами ксенона с энергиями 167 и 220 МэВ. Показано формирование латентных треков и формирование остаточных механических напряжений в облученном слое. Облученные образцы изучались методами рамановской спектроскопии на лазерном конфокальном сканирующем микроскопе Solver Specrtum, NT-MDT, а также проводилась микроструктурный анализ на микроскопах JEOL JEM 2100 LaB6 Центра высокоразрешающей электронной микроскопии университета им. Н. Манделы, Порт Элизабет, ЮАР. Расчеты по потери энергии на ионизацию и упругое рассеяние, а также проективных пробегов ионов проводился с использованием программного пакета SRIM-2013. Удельные потери энергии на ионизацию в приповерхностном слое мишени (Si3N4) составило Se =20,8 кэВ/нм (облученных ионами 132Xe 167 МэВ флюенс 1×1012÷1,2×1015см-2), Se =21,9 кэВ/нм (облученных ионами 132Xe 220 МэВ флюенс 5×1011÷2×1014 см-2).
Библиографические ссылки
[1] Dauletbekova A., Skuratov V., Kirilkin N., Manika I., Maniks J., Zabels R., A. Akilbekov, Volkov A., Baizhumanov M., Zdorovets M., Seitbayev A. Depth profiles of aggregate centers and nanodefects in LiF crystals irradiated with 34 MeV 84Kr, 56 MeV 40Ar and 12 MeV 12C ions // Surface and Coatings Technology. - 2018. - V. 355. - C. 16-21.
[2] Janse van Vuuren A., Saifulin M. M., Skuratov V. A., O’Connell J. H., Aralbayeva G., Dauletbekova A., Zdorovets M. V. The influence of stopping power and temperature on latent track formation in YAP and YAG // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. B Beam Interact. with Mater. Atoms. – 2019. – V.460. – C.67-73.
[3] Janse van Vuuren A., Skuratov V., Ibrayeva A., Zdorovets M. Microstructural Effects of Al Doping on Si3N4 Irradiated with Swift Heavy Ions // Acta Physica Polonica A. –2019. –Т. 136. –C. 241-244.
[4] Janse van Vuuren A., Ibrayeva A., Skuratov V., Zdorovets M. Analysis of the microstructural evolution of silicon nitride irradiated with swift Xe ions // Ceramics International. – 2020. –Т. 46. – №. 6. – C. 7155-7160.
[5] Kitayama T., Morita Y., Nakajima K., Narumi K., Saitoh Y., Matsuda M., Sataka M., Tsujimoto M., Isoda S., Toulemonde M., Kimura, K. Formation of ion tracks in amorphous silicon nitride films with MeV C60 ions // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. –2015. –Т. 356. – C. 22-27.
[6] Morita Y., Nakajima K., Suzuki M., Narumi K., Saitoh Y., Ishikawa N., Hojou K., Tsujimoto M., Isoda S., Kimura K. Surface effect on ion track formation in amorphous Si3N4 films // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. –2013. –Т. 315. – C. 142-145.
[7] Zhumazhanova Ainash, Mutali Alisher, Ibrayeva Anel, Skuratov Vladimir, Dauletbekova Alma, Korneeva Ekaterina, Akilbekov Abdirash and Zdorovets Maxim. Raman Study of Polycrystalline Si3N4 Irradiated with Swift Heavy Ions // Crystals. – 2021. – V. 11. – № 1313. – С. 10.
[8] Ziegler J. F., Biersack J. P., Littmark U. The Stopping Range of Ions in Solids / Pergamon Press. New York. - 1985. – 321 C.
[9] Janse van Vuuren A., Skuratov V., Ibrayeva A., Zdorovets M. Microstructural Effects of Al Doping on Si3N4 Irradiated with Swift Heavy Ions // Acta Physica Polonica A. –2019. –Т. 136. –C. 241-244.
[10] Janse van Vuuren Arno, Mutali Alisher, Ibrayeva Anel, Sohatsky Alexander, Skuratov Vladimir, Akilbekov Abdirash, Dauletbekova Alma and Maxim Zdorovets. High Energy Heavy Ion Tracks in Nanocrystalline Silicon Nitride // Crystals. - 2022 (in press).
[11] Korneeva E.A., Ibrayeva A., Janse van Vuuren A., Kurpaska L., Clozel M., Mulevska K., Kirilkin N.S.,. Skuratov V.A, Neethling J., Zdorovets M. Nanoindentation testing of Si3N4 irradiated with swift heavy ions // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B. -2021. – V. 555. – C. 153120.
[12] Vogelgesang R., Grimsditch M. and Wallace J.S., Polarized ultraviolet Raman spectroscopy of β-Si3N4. //Journal of Applied Physics. -2002. -V. 92. -№ 6. - C. 3103-3106.
[13] Dong J. and Sankey O. F., Assignment of the Raman active vibration modes of β-Si3N4 using micro-Raman scattering. // Journal of Applied Physics. - 2000. - V. 87. - № 2. - C. 958-959.
[14] Wada N., Solin S.A., Wong J. and Prochazk S. Raman and IR absorption spectroscopic studies on α, β, and amorphous Si3N4. // Journal of Non-Crystalline Solids. -1981. - V. 43. - C. 7-15.
[15] Honda K., Yokoyama S., Tanaka S. Assignment of the Raman active vibration modes of β-Si3N4 using micro-Raman scattering. // Journal of Applied Physics. - 1999. - V. 85. -C. 7380.
[16] Qingfeng Zeng, Litong Zhang, Laifei Cheng, Yongdong Xu. First-principles study of vibrational and dielectric properties of β-Si3N4. //Journal of Physical Review B. - 2006. - V. 74. -C. 174301
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2022 Адираш Акилбеков, Айнаш Жумажанова , Алма Даулетбекова, Гульнара Аралбаева
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
