Investigation of the irradiation effects in polycarbonate films induced by high energy Ar ions

本文简要介绍了PC材料的基本属性、用途和聚合物辐照效应的发展现状，以及荷能离子与固体相互作用的基本理论。重点描述了在兰州重离子加速器上完成的1.4GeV Ar离子辐照PC膜实验和辐照样品的付里叶转换红外谱（FT-IR）、紫外、可见光谱（UV、VIS）、X-射线光电子谱（XPS）和电子自旋共振谱（ESR）分析。分析结果表明：高能Ar离子在PC膜中引起的的主要辐照效应是键的断裂和材料的降解，重要降解发生在能量沉积密度大于8.0 * 10~(22)eV/cm~3或者电子能损大于1.4keV/nm时。这也表明了材料中的自由基增多，可蚀刻性增大。随辐照剂量和电子能损的增大，材料逐渐碳化，同时有类苯环物质和炔基生成。炔基的生成有一个剂量阈值为5.5 * 10~(11)ions/cm~3，有一个电子能损阈值为0.61keV/nm。在紫外、可见谱中，380nm、450nm和500nm波长处的吸光度变化随电子能损按平方规律变化，随剂量按线性规律变化

C离子注入Si中Si-C合金的形成及其特征

利用离子注入和高温退火的方法在Si中生长了C含量为0.6%-1.0%的Si_(1-x)C_x合金，研究了注入过程中产生的损伤缺陷，注入C离子的剂量及退火工艺对合金形成的影响，探讨了合金的形成机理及合金产生的应变分布的起因，如果注入的C离子剂量小于引起Si非晶化的剂量，退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与C原子结合形成缺陷团簇，难于形成Si_(1-x)C_x合金，而预先利用Si离子注入引进损伤有利于Si_(1-x)C_x合金的形成；但如果注入的C离子可以引起Si的非晶化，预先注入产生的损伤缺陷不利于Si_(1-x)C_x合金的形成。与慢速退火工艺相比，快速热退火工艺有利于Si_(1-x)C_x合金的形成。离子注入的C原子在空间分布不均匀，退火过程中将形成应变不同的Si_(1-x)C_x合金区域

C离子注入Si中Si-C合金的形成及其特征

利用离子注入和高温退火的方法在 Si中生长了 C含量为 0 .6 %— 1.0 %的 Si1 - x Cx 合金 ,研究了注入过程中产生的损伤缺陷、注入 C离子的剂量及退火工艺对合金形成的影响 ,探讨了合金的形成机理及合金产生的应变分布的起因 .如果注入的 C离子剂量小于引起 Si非晶化的剂量 ,退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与 C原子结合形成缺陷团簇 ,难于形成 Si1 - x Cx 合金 ,而预先利用 Si离子注入引进损伤有利于 Si1 - x Cx 合金的形成 ;但如果注入的C离子可以引起 Si的非晶化 ,预先注入产生的损伤缺陷不利于 Si1 - x Cx 合金的形成 .与慢速退火工艺相比 ,快速热退火工艺有利于 Si1 - x Cx 合金的形成 .离子注入的 C原子在空间分布不均匀 ,退火过程中将形成应变不同的 Si1 - x-Cx 合金区域

预注入对Si_（1-x）C_x合金形成的影响

室温下在单晶Si中注入(0.6-1.5)at%的C原子，部分样品在C离子注入之前在其中注入~(29)Si~+离子产生损伤，然后在相同条件下利用高温退火固相外延了Si_(1-x)C_x合金，研究了预注入对Si_(1-x)C_x合金形成的影响。如果注入C离子的剂量小于引起Si非晶化的剂量，在950℃退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与C原子结合形成缺陷团簇，难于形成Si_(1-x)C_x合金，预注入形成的损伤有利于合金的形成。随着C离子剂量的增大，注入产生的损伤增强，预注入反而不利于Si_(1-x)C_x合金的形成，但当注入C原子的浓度超过固相外延的溶解度时，预注入的影响可以忽略。退火温度升高到1050℃，无论预注入还是未预注入样品，C含量低的合金相仍然保留，而C含量高的合金相大部分消失

预注入对Si_(1-x)C_x合金形成的影响

室温下在单晶Si中注入 (0 6— 1 5 )at%的C原子 ,部分样品在C离子注入之前在其中注入2 9Si+ 离子产生损伤 ,然后在相同条件下利用高温退火固相外延了Si1 -xCx 合金 ,研究了预注入对Si1 -xCx 合金形成的影响 .如果注入C离子的剂量小于引起Si非晶化的剂量 ,在 95 0℃退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与C原子结合形成缺陷团簇 ,难于形成Si1 -xCx 合金 ,预注入形成的损伤有利于合金的形成 .随着C离子剂量的增大 ,注入产生的损伤增强 ,预注入反而不利于Si1 -xCx 合金的形成 ,但当注入C原子的浓度超过固相外延的溶解度时 ,预注入的影响可以忽略 .退火温度升高到 10 5 0℃ ,无论预注入还是未预注入样品 ,C含量低的合金相仍然保留 ,而C含量高的合金相大部分消失

荷能离子在C_(60)薄膜中引起的辐照效应

用 Raman散射和 XPS技术分析了能量为几百 ke V到几百 Me V的多种离子在 C60 薄膜中引起的辐照效应 .分析结果表明 ,在低能重离子辐照的 C60 薄膜中 ,其晶态向非晶态的转变过程是由核碰撞主导的 .在快离子 (1 2 0 ke V的 H离子和 1 71 .2 Me V的 S离子 )辐照的情况下 ,电子能损起主导作用 .发现在 H离子辐照过程中 ,电子能损有明显的退火效应 ,致使 C60 由晶态向非晶态转变的过程中 ,经历了一个石墨化的中间过程 ;而在 S离子辐照的情况下 ,电子能损的破坏作用超过了退火效应 ,因此 ,在 C60 由晶态向非晶态转变的过程中 ,无石墨化的中间过

快离子在C_(60)薄膜中电子能损效应

用Raman散射技术分析了 1 71 .2MeVS9+和 1 2 0keV的H+离子在C60 薄膜中电子能损引起的效应 ,即晶态→非晶态转变 .在H+离子辐照的情况下 ,发现电子能损有明显的退火效应 ,致使C60 晶态→非晶态转变过程中 ,经过一个石墨化的中间过程 .而在S9+离子辐照的情况下 ,电子能损的破坏作用超过了退火效应 ,不存在石墨化的中间过程 .国家自然科学基金!(批准号 :189750 4 8,196 750 54);; 中国科学院重点基金!(KJ952_S1_4 2 3);; 甘肃省自然科学基金资助项

35MeV/uAr离子辐照聚酯膜引起的效应研究

采用多种手段研究了 35Me V/u的 Ar离子辐照聚酯 (PET)膜产生的微观结构变化 .结果表明 ,辐照使聚酯的化学键断裂并产生了炔端不饱和基团和自由基 .断键主要发生在乙二醇残留物、苯环的对位和酯的 C— O键上 .随着吸收剂量的增加 ,材料的结晶度逐渐降低 ,由原始的41 .7%减至最高辐照量时的 1 5.0 % .研究发现 ,聚脂的非晶化转变截面与电子能损呈线性关系 ;断键和非晶化效应主要取决于样品的吸收剂量 ,并存在一个约 4.0 MGy的阈

2.1GeV Kr离子在聚碳酸酯膜中引起的辐照效应研究

用傅立叶变换红外光 (FTIR)谱仪和紫外 /可见光 (UV/VIS)谱仪研究了2 1GeVKr离子在聚碳酸酯 (PC)膜中产生的效应 .研究结果表明 ,在高能Kr离子辐照下 ,PC膜中发生了断键、断链和键的重组 ,炔基的出现是键的断裂和重组的结果 .这些效应与辐照剂量和电子能损有关 .辐照也使PC膜中发生了从氢化非晶态碳向非晶态碳的转变 ,在UV/VIS中 ,波长为 3 80 ,4 50和 50 0nm处的相对吸光度随能量沉积密度的增加近似按线性变