项目来源

俄罗斯基础研究基金(RFBR)

项目主持人

Волков А.Е.

项目受资助机构

未公开

项目编号

09-08-12196

立项年度

2009

立项时间

未公开

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

未知

学科

未公开

学科代码

未公开

基金类别

(«офи_м»， офи-м)(офи-м) конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам， («офи_м»， офи-м) («офи_м») ориентированные фундаментальные исследования по междисциплинарным темам

关键词

未公开

参与者

未公开

参与机构

未公开

项目标书摘要：Аннотация к заявке: Будут разработаны и протестированы экспериментально аналитические модели и компьютерные программы, позволяющие определить наиболее благоприятные условия возникновения упорядоченных ансамблей нанокластеров при распаде многокомпонентных пересыщенных твёрдых растворов дефектов и примесных атомов в треках быстрых тяжёлых ионов (БТИ). Этот эффект наблюдался в полупроводниках и диэлектриках для ионов, тормозящихся в режиме электронных потерь энергии, когда концентрация дефектов, создаваемых в результате упругого рассеяния иона на атомах мишени недостаточна для стимулирования возникновения нанокластеров. Потенциальные преимущества метода получения наноразмерных упорядоченных гетероструктур, основанного на облучении пересыщенных твёрдых растворов БТИ связаны с тем, что (1) параметры облучения и послерадиационной обработки могут легко варьироваться, позволяя управлять кинетикой образования и последующей самоорганизации цепочек нанокластеров заданного состава, (2) существует возможность комбинирования облучения БТИ с другими методами получения наноразмерных гетероструктур; (3) пространственной локализации пучка позволяет производить обработку малой части образца, обеспечивая выгодное для приложений пространственное расположение получаемых квантовых точек.Будут исследованы кинетика кластеризации и процессы самоорганизации в образующемся ансамбле дефектно-примесных нанокластеров, а также механизмы изменения существующих нанокластеров вблизи траекторий БТИ. Будут определены пространственно-временные распределения параметров, характеризующих возбужденное состояние электронной и ионной подсистем полупроводников (Si, SiGe, InP, GaAs) и диэлектриков (SiO2, LiF,) в треках БТИ, проанализированы механизмы образования дефектов в треках и исследован массоперенос, стимулированный значительными градиентами температуры и напряжений в зоне трека. Будет сформулирована программа экспериментальных исследований направленная на разработку технологий контролируемой наноразмерной модификации материалов пучками БТИ.Аннотация к отчету по результатам реализации проекта: Проект направлен на решение фундаментальной задачи построения моделей количественно описывающих кинетику образование упорядоченных ансамблей нанокластеров при облучении многокомпонентных пересыщенных твердых растворов быстрыми тяжелыми ионами(БТИ), тормозящимися в режиме электронных потерь энергии. В 2009 году: 1. Разработана Монте-Карло (МК) программа, которая успешно применена для моделирования кинетики возбуждения и релаксации электронной подсистемы SiO2, LiF и NaCl в треках БТИ. Получены пространственно-временные распределения ионизированных атомных состояний. Получено количественное совпадение с результатами экспериментов, исследующих кинетику ионизированных состояний в треках различных БТИ в SiO2. Показана принципиальная необходимость учёта межатомных Оже-процессов при описании релаксации электронной подсистемы в треке БТИ. Продемонстрирован баллистический характер распространения основной части (90%) избыточной энергии электронной подсистемы. Пространственная релаксация этой энергии происходит за несколько десятков фс, в течение которых электронное возмущение не успевает термализоваться. Определена доля избыточной энергии, передаваемая в ионную подсистему материалов за эти времена (~0.1%).2. На основании сравнения МК расчётов с экспериментальными результатами показано, что размер дефектного гало треков БТИ в щелочно-галлоидных кристаллах определяется диффузией валентных анионных дырок, создаваемых в результате ионизации кристаллов налетающим ионом. Впервые оценён коэффициент диффузии этих дырок в треках БТИ в LiF и NaCl (D ~ 10-50 см2/с).3. С помощью разработанной молекулярно-динамической программы описана релаксация ионной подсистемы сплава Si1-xGex в окрестности траектории БТИ. Определены парциальные коэффициенты диффузии компонент этого сплава. Показано, что в результате пространственной сегрегации компонент может образовываться слоистая структура квантовых точек, зарождающихся в областях каскадов атомных смещений вдоль траектории налетающего БТИ.4. Показано, что при сравнимом уровне электронных и упругих потерь энергии БТИ (E? 10 МэВ для Au) дефекты в щёлочно-галоидных кристаллах создаются в основном в результате упругих потерь энергии. Т.о. оценены пределы применимости моделей, в которых образование дефектов связано только с релаксацией возбужденной электронной подсистемы в треке БТИ.5. Определены оптимальные условия для формирования агломератов дефектов (газовые поры, металлические коллоиды) в облучаемых БТИ щёлочно-галоидных кристаллов. 6. На основании экспериментальных исследований произведён анализ механизмов создания дефектов в LiF и NaCl за зоной пробега БТИ. Показано, что эти дефекты создаются либо в результате поглощения характеристического излучения иона или ионизированных атомов мишени, либо столкновениями выбитых ионом быстрых атомов Li. 7. Для описания кластеризации при распаде пересыщенных многокомпонентных дефектно-примесных твёрдых растворов, стимулированном быстрой релаксацией материала в треках БТИ, разработана аналитическая модель зарождения наноразмерных кластеров, учитывающая процессы установления диффузионного профиля дефектов вокруг них.