Piezospectroscopic analysis of mechanical stresses in Si3N4 and AlN irradiated with high-energy bismuth ions

A. Zhumazhanova; Sh. Giniyatova; A. Mutali; A. Ibrayeva; V. Skuratov; A. Dauletbekova; E. Korneeva; A. Akilbekov; M. Zdorovets

doi:10.26577/RCPh.2022.v81.i2.07

Авторы

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

DOI:

10.26577/RCPh.2022.v81.i2.07

Ключевые слова:

нитрид кремния, нитрид алюминия, быстрые тяжелые ионы, спектры комбинационного рассеяния, механические напряжения, пьезоспектроскопия

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.