Пьезоспектроскопический анализ механических напряжений в Si3N4 и AlN, облученных тяжелыми ионами высоких энергий

  • A. Zhumazhanova Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астанинский филиал Института ядерной физики, Казахстан, г.Нур-Султан http://orcid.org/0000-0002-5483-9552
  • Sh. Giniyatova Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахстан, г.Нур-Султан http://orcid.org/0000-0003-4990-1208
  • A. Mutali Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астанинский филиал Института ядерной физики, Казахстан, г.Нур-Султан; Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, Объединённый институт ядерных исследований, Россия, г.Дубна http://orcid.org/0000-0003-2889-5785
  • A. Ibrayeva Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астанинский филиал Института ядерной физики, Казахстан, г.Нур-Султан; Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, Объединённый институт ядерных исследований, Россия, г.Дубна http://orcid.org/0000-0002-3933-2251
  • V. Skuratov Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, Объединённый институт ядерных исследований, Россия, г.Дубна Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Россия, г.Москва Университет «Дубна», Россия, г.Дубна http://orcid.org/0000-0002-9016-8370
  • A. Dauletbekova Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахстан, г.Нур-Султан http://orcid.org/0000-0003-0048-0959
  • E. Korneeva Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, Объединённый институт ядерных исследований, Россия, г.Дубна http://orcid.org/0000-0002-3637-005X
  • A. Akilbekov Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Казахстан, г.Нур-Султан http://orcid.org/0000-0001-6366-6705
  • M. Zdorovets Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астанинский филиал Института ядерной физики, Казахстан, г.Нур-Султан; Уральский федеральный университет, Россия, г.Екатеринбург http://orcid.org/0000-0003-2992-1375

Аннотация

Методы рамановской пьезоспектроскопии с пространственным разрешением в данной работе были использованы для изучения профилей остаточных механических напряжений в поликристаллических нитридах кремния и алюминия, облученных высокоэнергетическими ионами висмута c энергией 710 МэВ до флюенсов 1 × 1012, 2 × 1012 и 1 × 1013 см-2. По результатам установлено, что в облученном слое Si3N4 формируются поля напряжений различного знака, разделенные буферной зоной, находящейся на глубине, совпадающей с толщиной слоя образца, аморфизованного при высоких флюенсах ионов за счет многократного перекрытия трековых областей. На больших глубинах регистрируются растягивающие напряжения, уровень которых достигает максимального значения в области конца пробега ионов. Показано что, в отличие от Si3N4, уровень радиационно-стимулированного изменения механических напряжений в AlN был в пределах ошибки измерений по всей толщине облученного слоя, только за исключением приповерхностной области. Наблюдаемый эффект связывается с разной структурной чувствительностью нитридов кремния и алюминия к воздействию ионизации высокой плотности – образованием аморфных латентных треков в Si3N4 и их отсутствием в AlN.

Литература

1 P.J. Withers, H.K. Bhadeshia, Mat. Sci. Technol., 17, 355-465 (2001).

2 Q. Ma, D.R. Clarke, J. Am. Ceram. Soc., 76, 1433-1442 (1993).

3 L.C. Ciacchi, G. Grеgоri, et.al, Recent Res. Devel. Applied Spectroscopy 2, 243-272 (1999).

4 N. Murari, V. Sergo, et.al, Appl. Spectrosc. 51, 1761–1765 (1997).

5 G. Pezzotti, Key Eng. Mater. 287, 438-448 (2005).

6 A. Zhumazhanova, A. Mutali, et.al, Raman, Crystals, 11, 1313 (2021).

7 S.J. Zinkle, V.A. Skuratov, D.T. Hoelzer, B Beam Interact. Mater. At. 191, 758–766 (2002).

8 A. Janse van Vuuren, A. Ibrayeva, et.al, Ceram. Int. 46, 7155–7160 (2020).

9 A. Janse van Vuuren, A. Ibrayeva, et.al, Acta Phys. Pol. A, 136, 241–244 (2019).

10 T. Kitayama, Y. Morita, et.al, Nucl Instrum Methods Phys Res B, 356, 22-27 (2015).

11 A. Janse Van Vuuren, A. Ibrayeva, et.al, M. Latent tracks of swift Bi ions in Si3N4. Materials Research Express 7, 7, 2, 025512 (2020).

12 A. Janse Van Vuuren, A. Ibrayeva, et.al., Nucl Instrum Methods Phys Res B, 473, 16–23 (2020).

13 B. Canut, A. Ayari, et.al, Nucl Instrum Methods Phys Res B, 266, 12-13, 2819-2823 (2008).

14 Y. Morita, K. Nakajima, et.al, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 315, 142-145 (2013).

15 A. Ibrayeva, Janse van Vuuren, et.al, 20th International Conference «Radiation Effects in Insulators». Nur-Sultan (Astana), Kazakhstan. 157 (2019).

16 A. Janse van Vuuren, A. Ibrayeva, et.al, Proceedings of the 13th International Conference of the Interaction of Radiation with Solids. Minsk, Belarus, 97-99 (2019).

17 V.A. Skuratov, J. Uglov, et.al, 9th International Conference. Interaction of Radiation with Solids. Minsk, Belarus, 91-93 (2011).

18 V. Sergo, et.al, Journal of the American Ceramic Society, 79, 3, 781-784 (1996).

19 R. Vogelgesang, M. Grimsditch, J.S. Wallace, J. Appl. Phys., 92, 6, 3103-3106 (2002).

20 J. Dong, O.F. Sankey, Journal of Applied Physics, 87, 2, 958-959 (2000).

21 N. Wada, S.A. Solin, J. Wong, S. Prochazk, Journal of Non-Crystalline Solids, 43, 7-15 (1981).

22 Y. Cai, Zeng, et.al, Journal of Physical Review B, 74, 174301 (2006).

23 K. Honda, S. Yokoyama, S. Tanaka, J. Appl. Phys., 85, 7380 (1999).

24 N. Muraki, G. Katagiri, et.al, Journal of Material Science, 32. 5419-5423 (1997) .

25 V. Lughia, D.R. Clarke, Appl. Phys. Lett. 89, 241911 (2006).

26 V.A. Skuratov, N.S. Kirilkin, et.al, Nucl Instrum Methods Phys Res B, 286, 61-66 (2012).

27 G. Sattonnay S. Moll, et.al, Nucl. Instr. Meth. B, 266, 3052-3056 (2008).

28 G. Sattonnay, M.; Lahrichi et.al, J. Appl. Phys., 101, 103516 (2007).
Как цитировать
ZHUMAZHANOVA, A. et al. Пьезоспектроскопический анализ механических напряжений в Si3N4 и AlN, облученных тяжелыми ионами высоких энергий. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 81, n. 2, p. 53-59, june 2022. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1544>. Дата доступа: 19 aug. 2022 doi: https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v81.i2.07.
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.