Дефекты кристаллов радиационные

Одним из недостатков ионной имплантации и метода радиационного легирования является одновременное с легированием образование в облучаемых кристаллах радиационных нарушений кристаллической решетки, что существенно изменяет электрофизические свойства материала. Поэтому необходимой стадией процесса при получении ионно-легиро-ванных и радиационно-легированных кристаллов является термообработка (отжиг) материала после облучения. Отжиг ионно-имплантированных слоев проводится для активирования имплантированных атомов, уменьшения дефектов кристаллической структуры, образующихся при ионной имплантации и радиационном легировании, и в конечном счете, для создания области с заданным законом распределения легирующей примеси и определенной геометрией. Другими недостатками данного метода легирования являются стоимость облучения и необходимость соблюдения [c.265]

Точечные дефекты, возникающие при облучении кристаллов быстрыми частицами (нейтронами, протонами, электронами), а также осколками деления ядер и ускоренными ионами, получили название радиационных дефектов. В отличие от тепловых радиационные точечные дефекты термодинамически неравновесны, так что после прекращения облучения состояние кристалла не является стационарным. [c.94]

Для возникновения радиационных дефектов наибольшее значение имеют упругие столкновения быстрых частиц с атомами кристалла. Если энергия, переданная в результате упругого столкновения от движущейся частицы атому мишени, превышает некоторое значение, то атом мишени, выбитый из узла решетки, оставляя вакансию, движется через кристалл. Наименьшее значение энергии Ed, которую необходимо передать одному из атомов кристалла, чтобы он оказался в ближайшей междоузельной позиции, называют пороговой энергией. Если энергия, переданная атому быстрой частицей, меньше Ed, то смещения атома не происходит, а возникают лишь упругие волны, энергия которых переходит в энергию теплового движения атомов. [c.95]

Разработка принципов создания материалов, способных выдерживать высокие радиационные нагрузки, безусловно, одна из актуальных задач физики твердого тела, и аморфные материалы оказались одним из интереснейших испытуемых объектов, поскольку в них не могут возникать дефекты, типичные для кристаллов. Имеющиеся данные показывают, что, действительно, некоторые аморфные сплавы, например Pd — Si [61], не теряют своих прочностных характеристик и после значительного радиационного воздействия. К сожалению, ряд интересных в практическом отношении аморфных материалов содержит элементы (например, бор) с высоким сечением захвата нейтронов. Поэтому при создании материалов с высокими физическими свойствами и одновременно с высоким сопротивлением действию радиации необходимо уделять особое внимание выбору состава сплава. Следует также учитывать возможную кристаллизацию под действием радиации. [c.289]

Влияние радиационных нарушений на электрические свойства полупроводников обычно сводится к введению энергетических уровней в запрещенную энергетическую зону [44, 48]. Эти энергетические уровни связаны с дефектами в кристаллической решетке, которые могут захватывать электроны или дырки. Положительно заряженные места в решетке, образовавшиеся в результате захвата дырок, называются донорами. Акцепторами принято называть места в решетке, ставшие отрицательно заряженными в результате захвата электронов. Такие места в решетке оказывают большое влияние на концентрацию свободных дырок и электронов и, следовательно, на электрические и оптические свойства кристалла. [c.282]

При температуре облучения от 30 до 200° С и малых флю-,енсах концентра Ция смещенных атомов составляет всего лишь 10 —10 %. Поэтому трудно ожидать, что такие небольшие концентрации дефектов могут явиться непосредственной причиной сильного роста модуля упругости С44. Предполагается, что радиационный рост модуля происходит в результате закрепления дислокаций, имеющих вектор Бюргерса в плоскости базиса. С учетом этого кажущийся модуль кристалла С44 можно записать в виде [c.137]

Одним из важнейших критериев пригодности материала для применения его в элементах конструкции является способность сохранять в рабочих условиях необходимый уровень механических свойств. Поэтому явлениям этого класса в табл. 2 уделено первое место. Механические свойства сильно подвержены воздействию облучения, так как механизмы движения дислокаций весьма чувствительны к дефектам кристаллической решетки, В облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать, кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с исходными дислокациями и другими несовершенствами структуры, еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, пары, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. Облучение, как правило, вызывает повышение пределов текучести и прочности, ускоряет ползучесть материалов, снижает ресурс пластичности, повышает критическую температуру перехода хрупко-вязкого разрушения. [c.11]

РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ДИСЛОКАЦИЙ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ [c.60]

В зависимости от условий облучения (температуры, дозы, вида излучения, энергетического спектра излучения) в материалах возникают различные типы дефектов, изменяется их плотность и распределение по размерам. Особую роль в радиационном упрочнении кристаллов играют механизмы взаимодействия радиационных дефектов с имеющимися в объеме дислокациями. Под воздействием поля упругих напряжений, существуюш,их вокруг дислокаций, точечные дефекты диффундируют к ним и образуют атмосферы , ступеньки, вакансионные и газонаполненные поры и другие вторичные дефекты. Все они могут быть центрами закрепления дислокаций или стопорами для движуш,ихся дислокаций. [c.61]

Таким образом, в облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с другими несовершенствами исходной структуры еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, поры, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. В табл. 6 приведена примерная классификация барьеров по степени взаимодействия с дислокациями. Видно, что скопления вакансий и атомы растворенного вещества с симметричными полями напряжений ведут себя, как сравнительно слабые барьеры для движения дислокаций. Дефекты с тетрагональными полями (атомы внедрения в ОЦК-ме-таллах, малые призматические петли, комплексы кластер — атом примеси) являются промежуточными барьерами по сопротивлению [c.62]

Радиационное распухание представляет собой ярко выраженное проявление конкуренции сил взаимодействия в дефектной структуре кристалла. Следовательно, исследования радиационного-распухания являются источником столь необходимой в физике твердого тела информации о взаимодействии точечных дефектов G дислокациями, порами, когерентными и некогерентными границами и о перераспределении точечных дефектов между однородно и неоднородно распределенными стоками различной эффективности. [c.113]

Еще одна интересная возможность использования метода отражения рентгеновского излучения связана о чувствительностью тонкой структуры спектров отражения к структурным нарушениям в кристалле (например, к наличию радиационных дефектов). Как было показано в работе [34], тонкая структура в области 100—104 эВ в спектре 81 связана о наличием в монокристалле дальнего порядка. [c.39]

Ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучения дают фотоны, энергии которых недостаточно для сдвига в междоузлие атомов облучаемого материала, так как энергия для смещения атома фотоном должна быть более 10 эВ. Поглощение этого вида излучений сопровождается у большинства материалов сильным эффектом фотопроводимости и фотохимических изменений, особенно для полимерных материалов. Однако в диэлектрических кристаллах с ионной связью при облучении их ультрафиолетовым излучением появляются радиационные дефекты. Кроме того, при действии ультрафиолетового и видимого излучений может происходить изменение цвета и изменение поверхностной проводимости. [c.457]

Некоторые кристаллы могут быть окрашены посредством радиационного повреждения, т. е. за счет бомбардировки их частицами высоких энергий, гамма-лучами или ультрафиолетовым излучением. Электроны или дырки, захваченные образовавшимися при этом дефектами решетки, часто дают полосы поглощения в видимой области спектра. Этот вопрос обсуждается в гл. 19. [c.631]

Наиболее широкое ИЛО применяется для устранения структурных несовершенств и радиационных дефектов, наведенных в приповерхностном слое кристалла при ионной имплантации, т.е. при введении в этот слой нужных примесей путем бомбардировки поверхности ускоренными ионами этих примесей. [c.150]

Поскольку за счет пластической деформации и возникновения дефектов межатомные расстояния могут в одних участках образца уменьшаться, а в других — увеличиваться, то потенциал упорядочения может оказаться различным в разных областях кристалла. Подобное же явление должно происходить и при радиационной обработке твердых растворов. В связи с этим после пла- [c.277]

Таким образом, первый и четвертый механизмы образования точечных дефектов приводят к возникновению равновесных дефектов, а второй и третий — неравновесных, возникающих в процессе роста кристалла из-за несовершенства технологии, из-за его пластической деформации, при термообработке или в результате радиационного воздействия. [c.95]

Для обеднения носителями в П. д. используется также предварит, облучение кристалла у-квантами. Образующиеся радиационные дефекты явл. ловушками для носителей (радиационные П. д.). Поверхностно-барьерные и диффузионные кремниевые П. д. обладают миним. толщиной мёртвого слоя (от десятых долей мкм до неск. мкм). Их используют для спектрометрии осколков деления атомных ядер, а-частиц с энергиями <20 МэВ, протонов с энергиями <5 МэВ и электронов с энергиями <200 кэВ. В этом случае пробег ч-ц ещё полностью укладывается в чувствит. слое П. д. Однако П. д. используются также для спектрометрии ч-ц более высоких энер- [c.569]

Рассмотрим механизм возникновения радиационных дефектов при облучении кристаллов нейтральными и заряженными быстрыми частицами. Прохождение частиц через кристалл сопровождается сложными процессами, среди которых основными являютса следующие [c.95]

Характерной особенностью дефектной структуры облученных кристаллов являются хаотичность в расположении точечных и объемных барьеров и неоднородность создаваемых ими полей напряжений. Но нельзя считать распределение дефектов в кристаллах изотропным. На начальной стадии облучения кристаллов наблюдается сильная анизотропия в распределении радиационных дефектов и анизотропия влияния радиации на механические свойства в )азличных кристаллографических направлениях. О. А. Троицкий 151 на монокристаллах цинка обнаружил в плоскостях базиса более высокую скорость накопления радиационных дефектов и большее влияние радиации на сопротивление движению дислокаций в базисных плоскостях по сравнению с другими кристаллографическими плоскостями. В. К. Крицкая с сотрудниками [16] по изменению интегральных интенсивностей рентгеновских рефлексов обнаружила ориентационную зависимость в распределении радиационных дефектов в облученных электронами монокристаллах молибдена и как следствие — анизотропию величины эффекта повышения сопротивления деформированию в различных кристаллографических направлениях монокристаллов молибдена. [c.63]

Так как при облучении можно получить сколь угодно высокие концентрации точечных дефектов, открывается возможность повышения эффекта упрочнения и сокращения цикла программного нагружения за счет сочетания радиационного воздействия с механическим нагружением. На ряде металлов была показана высокая эффективность упрочнения при программном нагружении облученных образцов [62—65]. Так, например, программное нагружение образцов никеля, меди, алюминия после облучения высокоэнергетичными электронами повышает предел текучести в несколько раз при сохранении ресурса пластичности металлов [65]. Облучение кристаллов фтористого лития в напряженном состоянии сопровождается существенным упрочнением и увеличением степени пластической деформации до разрушения [66]. [c.94]

Карасев В. С., Мельник-Куцин Ю. П., Маслов Д. М. Исследование влияния реакторного облучения на характеристики пластичности аустенитных сталей ОХ16Н15МЗБ и ОХ16Н15МЗБР.— В кн. Радиационные дефекты в металлических кристаллах. Алма-Ата, с. 96—101, [c.112]

В ионно-легиров. П. д. переход создаётся внедрением примесных атомов в кристалл при облучении его пучком ионов (см. Ионная имплантация]. Обычно внедряется бор в полупроводник п-типа и фосфор в полупроводник р-типа (см. Легирование полупроводников). Толщина входного окна в ионно-легиров. П. д. может достигать величины 1 мкм. Для обеспечения высоких характеристик ионно-легиров. П. д. необходим отжиг радиационных дефектов, к-рые возникают при внедрении ионов. [c.49]

По способу образования можно выделить Т. д. ростовые, возникающие в процессе криста.ыизации Т.д. термические (возникают в результате прогрева, часто с последу- тощей закалкой) радиациогшые (см. Радиационные дефекты), сопутствующие дис.юкациям (шуба дислокации) примеси, к-рые вводятся в кристалл при легировании, и др. [c.150]

Реальные металлические материалы, как правило, являются по-ликристаллическими, то есть состоят из множества отдельных кристаллов, которые в общем случае имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. В отличие от идеальных кристаллов, в которых атомы кристаллической решетки расположены строго периодично, реальные кристаллы всегда имеют нарушения регулярности структуры (разупорядоченность), которые называются дефектами. Основными причинами отсутствия у реальных конструкционных металлических материалов идеального кристаллического состояния являются неравновесные условия кристаллизации металла, присутствие в его составе легирующих и примесных элементов, деформация кристаллической решетки вследствие воздействия на нее в процессе изготовления изделий механических, термических, радиационных и других факторов. [c.23]

Мэе при комнатной температуре, показали, что основными радиационными дефектами являются комплексы кислород—вакансия при содержании кислорода до 10 атом/см и комплексы примесь—вакансия при содержании кислорода 10 атом/смЧ4 , В основном все остаточные дефекты в кристаллах кремния рождаются в результате взаимодействия единичных вакансий с атомами примесей. [c.75]

Так же как и зависимости Рс Е, Т, р), приведенные на рис. 6.7, возможность спонтанного дробления на домены объясняется лабильностью сегнетоэлектрического состояния по сравнению с типично пироэлектрическим. Тем не менее в ряде технических применений необходимы монодоменные кристаллы или поляризованные поликристаллы (в которых домены преимущественно ориентированы ib одном направлении). Поляризованную структуру пьезокерамики (см. 5.2) создают температурной поляризациея а в случае монокристаллов вводят специальные примеси или применяют радиоактивное облучение одновременно с поляризующим электрическим полем. Введенные или радиационно наведенные дефекты затрудняют образование или перемещение доменных стенок. [c.177]

Спектры выделения запасенной энергии в облученных у-лучами кристаллах СаРг, ЗгРг и ВаРг аналогичны, что свидетельствует об аналогии дефектов, создаваемых излучением, в материалах с одинаковым типом кристаллической решетки. В то же время пики выделения запасенной энергии в СаРг приходятся на более высокие температуры, чем в ЗгРг и ВаРг, а полное выделение запасенной энергии (следовательно, и отжиг радиационных нарушений) в СаРг прекращается также в более высокотемпературной области. [c.133]

Точечные дефекты могут возникать не только в результате нагрева, но и в процессе пластической деформации, рекристаллизации , облучения высокоэнергетичными частицами (радиационные дефекты), отклонения от стехиометрии (стехиометрические дефекты). Радиационные дефекты, в отличие от тепловых, являются неравновесными, поэтому после облучения состояние кристалла будет нестационарным. [c.36]

Помимо примесных атомов, появление разрешенных уровней в запрещенной зоне связано также и с др. нарушениями идеальной периодичности решетки вякаксиял , атомами в междоузлиях, дислокациями и т. и. (см. Дефекты в кристаллах). При облучении П. фотонами большой энергии, быстрыми электронами или др. частицами с достаточно большой энергией в кристаллич. решетке П. возникают т. п. радиационные дефекты (нек-рые из них исчезают при нагреве, другие остаются), к-рые также могут образовать до-HO.MIHIT. уровни в запрещенной зоне. [c.109]

Низкотемпературный контур чисто-электронной линии определяется конкретным распределением неоднородностей в кристалле-матрице и может служить чувствительным индикатором этого распределения. Поэтому универсального контура не существует. Однако довольно часто должна встречаться ситуация, когда уширение определяется одновременным действием больБюго числа случайным образом распределенных иеоднород-ностей, таких, как расстояние от примеси до ближайшей дислокации или точечного дефекта, изотопический состав окружения и т. п. Если каждое влршние в отдельности ие сильно сказывается на положении чисто-электронной линии, то возникает ситуация, когда результирующее распределение определяется суммарным влиянием большого числа случайных величин. Из общих соображений теории вероятностей вытекает, что тогда следует ожидать гауссового распределения для положений чисто-электронной линии, что при Г = О в пренебрежении радиационной шириной и дает гауссовый контур линии. [c.30]

В предыдущем разделе данной главы мы обсудили фундаментальные принщ1пы, лежащие в основе явлений самодиффузии и диффузии примесей в кремнии с точки зрения микроскопических случайных прыжков. В этом и последующих разделах мы сконцентрируем внимание на макроскопических перемещениях примесей, происходящих вследствие высокотемпературного воздействия на кремний. Как правило, при этом, кроме обсуждавшихся до сих пор случайных термически активируемых скачков в однородной решетке, придется учитывать многие другие физические эффекты. Важнейшими из них являются наличие так называемого внутреннего электрического поля, обусловленного ионизованными примесями, неоднородность концентрации точечных дефектов, вызьтаемая пространственными вариациями уровня Ферми л самом кристалле, пересыщение точечными дефектами вследствие окисления 51 или радиационных повреждений, накачка точечных дефектов с поверхности в объем, напряжения и дислокации в решетке, генерируемые при диффузии примеси с высокой концентрацией, а также кластеризация и преципитация примеси. Все перечисленные эффекты сильно влияют на миграцию примеси в 51, в результате чего кажущийся коэффициент диффузии заметно отличается от истинного. Поэтому при моделировании диффузии примесей в кремнии необходимо точно учиты- [c.29]

ДЕФЕКТЫ кристаллической решётки (от лат. (1е ес1из — недостаток, изъян), любое отклонение от её идеального периодич. ат. строения. Д. могут быть либо атомарного масштаба, либо макроскопич. размеров. Образуются в процессе кристаллизации, под влиянием тепловых, механич. и электрич. воздействий, а также при облучении нейтронами, эл-нами, рентг. лучами, УФ излучением (см. Радиационные дефекты), при введении примесей и т. п. Различают точечные Д., линейные Д., Д.,образующие в кристалле поверхности, и объёмные Д. Простейшим точечным Д. явл. вакансия — узел крист, решётки, в к-ром отсутствует атом. В кристаллах могут присутствовать чужеродные атомы или ионы, замещая осн. ч-цы, образующие кристалл (примесные), или внедряясь между ними (междоузлия). Точечными Д. явл. также собств. атомы или ионы, сместившиеся из норм, положений (междоузельные атомы), а также центры окраски — комбинации вакансий с электронами проводимости или с дырками и др. В ионных кристаллах точечные Д. возникают парами. Две вакансии противоположного знака образуют т. н. дефект Шотки. Пара, состоящая из междоузельного иона и оставленной им вакансии, наз. дефектом Френкеля. [c.152]

В п. л. с электронной накачкой ис-1 пользуются пучки быстрых эл-нов с энергией 10 —10 эВ (как правило, меньшей порога образования радиационных дефектов в кристалле). Избыточные носители заряда образуются В результате ионизации при замедлении быстрых эл-нов. Глубина проникновения эл-нов зависит от энергии и может, достигать 10см. П. л. этого типа, помимо активного элемента, содержат источник высокого напряжения, электронную пушку и систему фокусиро ки и управления пучком. Достоинство [c.571]

Мы уже рассматривали энергию, которая требуется для образования данного вида дефекта решетки. Экспоненциальная зависимость концентрации дефектов от энергии образования ясно указывает, что Б любом кристалле присутствуют в заметных количествах только те типы дефектов, для которых энергия образования минимальна, и дефекты других типов можно не рассматривать. Энергию образования некоторых вакансий и других типов дефектов можно рассчитать или определить экспериментально. Например, эксперименты по отжигу радиационных дефектов в образце меди, облученном ядрами дейтерия для создания вакансий, дали значение энергии 1,39эв(32/сллл Моль ), что хорошо согласуется с расчетной величиной 1,4 эв. Значения энергии образования вакансий в кристаллах галогенидов щелочных металлов можно определить также из данных о диффузии и ионной проводимости (см. гл. 6). [c.100]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...