Радиационно-усиленная (radiation-enhanced) диффузия. Используют также термины радиационно-ускоренная и радиационно-стимулированная диффузия.
Под этим процессом понимают диффузию, которая в отличие от термически стимулированной развивается благодаря наличию радиационного воздействия. Причиной усиления или ускорения диффузии является образование повышенного количества дефектов, в идеальном случае – вакансий, наличие которых значительно повышает коэффициент диффузии, т.к. примеси и собственные атомы вещества диффундируют главным образом по вакансиям. Радиационно-усиленная диффузия может наблюдаться как непосредственно в ходе ионной бомбардировки (при сопутствующем разогреве поверхностных слоев облучаемых мишеней), так и после нее и приводит к размытию профиля внедренных иона и, следовательно, к некоторому расширению модифицированной поверхностной зоны.
Следует отметить, что скорость диффузии как по вакансиям, так и по междоузлиям зависит от сорта диффундирующего атома. В силу этого, радиационно-стимулированные потоки диффузии различных химических элементов в направлении градиентов концентрации дефектов существенно различны. При нормальном к поверхности мишени падении пучка (и достаточно высокой для перекрытия отдельных каскадов дозе облучения) градиенты концентрации вакансий и междоузельных атомов перпендикулярны к облучаемой поверхности и меняют знак при продвижении от поверхности в глубь мишени. Селективная (избирательная) диффузия наряду с эффектом селективного распыления приводит к изменению состава поверхностного слоя мишеней, состоящих из двух или более химических элементов.
3. О СТРУКТУРНЫХ ДЕФЕКТАХ И СВОЙСТВАХ КРИСТАЛЛОВ
Для того чтобы в дальнейшем понять причины влияния ионной бомбардировки на свойства кристаллов, сделаем одно необходимое отступление.
В настоящее время существует достаточно глубоко и подробно разработанная теория прочности и пластичности реальных кристаллов, хорошо описывающая их свойства. Согласно выводам этой теории, полностью подтверждаемым экспериментом, эти свойства определяются, с одной стороны, типом кристаллической решетки и характером химической связи между атомами/6 с другой стороны, и, в не меньшей степени, наличием в кристалле различных типов дефектов, количеством этих дефектов, их пространственным распределением и взаимодействием между собой.
Различают точечные (нульмерные) и протяженные (одномерные, двухмерные и трехмерные) дефекты в кристаллах. К точечным или нульмерным относят вакансии (отсутствие атома в узле решетки) и междоузельные атомы. При переходе атома из узла решетки в междоузлие образуется упоминавшаяся выше пара Френкеля (вакансия и междоузельный атом). Образование большого числа пар Френкеля в кристаллах происходит при интенсивных радиационных воздействиях.
Помимо нульмерных или точечных дефектов в реальных кристаллах всегда присутствуют протяженные дефекты, важнейшими из которых являются дислокации [10]. Дислокации (лат. dislocatio – смещение) - это дефекты кристаллов, представляющие собой линии вдоль и вблизи которых нарушено характерное для кристаллов правильное расположение плоскостей. Простейшим видом дислокации является краевая дислокация, представляющая собой лишнюю полуплоскость, т.е. плоскость, обрывающуюся внутри кристалла.
Для пластической деформации/7 бездефектного кристалла, в котором отсутствуют дислокации, необходимо осуществить синхронные жесткие сдвиги атомных плоскостей друг относительно друга. Требуемые для этого напряжения определяются теоретическим модулем сдвига G и обычно составляют несколько десятков ГПа при Т<<Тплавл. Напряжения же, необходимые для деформации реальных кристаллов, на 2-3 порядка меньше этих значений, что объясняется наличием в них дислокаций. Последние перемещаются при значительно меньших напряжениях в полном согласии теории с экспериментом. При наличии в кристаллах большого количества точечных дефектов и дислокаций движение последних затрудняется, в частности из-за взаимодействия их собственных полей напряжений и пересечения отдельных дислокаций. В результате пластичность материалов понижается. В силу сказанного, максимальными прочностными свойствами обладают практически бездефектные кристаллы, а также кристаллы с очень высоким количеством дефектов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.