Полевая ионная микроскопия наноблоков на поверхности металлов после облучения пучками ионов аргона

Получена: 26 октября 2017; Исправлена: 10 ноября 2017; Принята: 14 ноября 2017
Цитирование: В.А. Ивченко. Полевая ионная микроскопия наноблоков на поверхности металлов после облучения пучками ионов аргона. Письма о материалах. 2018. Т.8. №1. С.48-53
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-1-48-53

Аннотация

Полевое неоновое изображение атомно чистой и атомно гладкой поверхности монокристалла платины перед облучением, с соответствующей ему стереографической проекцией.

В результате облучения монокристалла Pt пучками заряженных ионов Ar+ удается получать нано структурированные состояния материала при определенных режимах в приповерхностном объеме нано метрового диапазона.В результате взаимодействия металла (Pt) с пучками ускоренных до энергии Е=30 keV положительных ионов аргона, флюенсом F = 1016 и 1017 ion/сm2 при плотностях ионного тока 150 А/сm2 (Т=70°С) и 200 А/сm2 (Т=200°С) соответственно был обнаружен эффект образования нано блоков. На основании результатов, полученных методом полевой ионной микроскопии, проведен анализ модификации поверхности, приповерхностного объема и граничных районов нано блоков. Предполагается, что по контрасту граничные районы нано блоков соответствуют атомному строению обедненных зон. Для флюенса F = 1016 ion/сm2 нано блоки наблюдались в слое толщиной ~ 1,5 nm от облученной поверхности. При увеличении флюенса до F=1017 ion/сm2 эффект формирования блочной нано кристаллической структуры (с размером блоков 1-5 nm) наблюдается в приповерхностном объеме толщиной не менее 20 nm от облученной поверхности. Из анализа экспериментальных данных механизм образования таких зон скорее связан с эффектом каналирования. Определены размеры нано блоков как на облученной поверхности Pt, так и в приповерхностном объеме материала. Гистограммы, рассчитанные из экспериментальных данных, показывают распределение обнаруженных нано блоков по размерам в зависимости от расстояния от облученной поверхности в модифицированном объеме. На поверхности после облучения с флюенсом 1016 ion/сm2, доля блоков со средним размером 1 нм составляла 60%. Установлено изменение размеров блоков по глубине сечения платинового образца от облученной (1017 ion/сm2) поверхности. Средний размер блоков варьировался в пределах 1-5 nm с увеличением расстояния до 20 nm по глубине.

Ссылки (8)

1. Surface Modification and Alloying by Laser, Ion, and Electron Beams, ed. by J. M. Poate, G. Foti, and D. Jacobson, M.: mechanical engineering (1987) 424. (in Russian) [Мо­дифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж. Поута, Г. Фоти и Д. Джекобсона, М.: Машиностроение (1987) 424].
2. V. V. Ovchinnikov. Izvestiay RAN. Metalli. 6. 104 (1996). (in Russian) [В. В. Овчинников. Известия РАН. Металлы. 6. 104 (1996)].
3. V. A. Ivchenko. Research of nanostructure states of materials after intensive external influences by atom probe FIM methods. 9th International Symposium of Croatian Metallurgical Society* S H M D ’2010. Šibenik, June 20 - 24, 212 (2010).
4. V. A. Ivchenko, E. V. Medvedeva, V. V. Ovchinnikov. Poverkhnost, Rentgenovskie, Sinkhrotronnye i Neitronnye Issledovaniya. 8. 26 (2009). (in Russian) [В. А. Ивченко, Е. В. Медведева, В. В. Овчинников. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 8, 26 (2009)].
5. M. Nastasi, J. W. Mayer, J. K. Hirvonen. Ion-Solid Interactions: Fundamentals and Applications. - Cambridge: Cambridge Solid State Science Series, Cambridge University Press XXVII. (1996) 540.
6. V. A. Ivchenko. Technical physics letters. 40. Is., 4. 323 - 325 (2014). Crossref
7. V. A. Ivchenko, B. M. Efros, E. V. Popova, N. B. Efros, L. V. Loladze. Physics and technique of high pressures. 13 (3). 109 - (2003). (in Russian) [В. А. Ивченко, Б. М. Эф­рос, Е. В. Попова, Н. Б. Эфрос, Л. В. Лоладзе. Физика и техника высоких давлений. 13 (3). 109 (2003)].
8. B. M. Efros, E. V. Popova, N. B Efros, V. A. Ivchenko, V. N. Varyukhin. Metals. 6. 31 (2005). (in Russian) [Б. М. Эфрос, Е. В Попова, Н. Б. Эфрос, В. А. Ивченко, В. Н. Варюхин. Металлы, 6. 31 (2005)].

Цитирования (1)

1.
H. Zhen, H. Wang, X. Xu. Materials Letters. 249, 210 (2019). Crossref