Эффект нелокального теплового пика низкоэнергетического иона и его влияние на кинетические процессы в твёрдом теле

Abstract

B модели нелокального теплового пика (НТП) исследуется ускорение кинетических процессов в твердом теле при облучении тяжелыми ионами с энергией E от 25 до 1000 эВ. Получено аналитическое выражение для числа термоактивированных переходов w(E) в НТП с энергией активации U. Показаны определяющая роль начальных температуры T(0,E) и радиуса НТП в активации кинетических процессов, а также качественное отличие зависимости w(E) для случаев U >> kBT(0,E) и U << kBT(0,E). Полученные результаты применяются для описания кинетических процессов в тетраэдрическом аморфном углероде при бомбардировке ионами Ar⁺. В частности, исследуется зависимость от E скорости миграции междоузельных атомов. Оценки эффективности образования sp³-связей качественно согласуются с экспериментальными данными.

В моделі нелокального теплового піка (НТП) теоретично досліджується прискорення кінетичних процесів у твердому тілі при опроміненні важкими іонами з енергією Е від 25 до 1000 еВ. Отримано аналітичний вираз числа термоактивованих переходів w(E) у НТП з енергією активації U. Показано визначальну роль початкових температури T(0,E) і радіуса НТП в актівації кінетичних процесів, а також якісну відмінність залежності w(E) для випадків U >> kBT(0,E) і U << kBT(0,E). Отримані результати застосовуються для опису кінетичних процесів у тетраедричному аморфному вуглеці при бомбардуванні іонами Ar⁺. Зокрема, досліджується залежнисть від Е швидкості міграції міжвузельних атомів. Оцінки ефективності утворення sp³–зв`язків якісно погоджуються з експериментальними даними.

In the model of non – local thermal peak (NTP) the acceleration of kinetic processes in solid body by bombardment of heavy ions with energy from 25 to 1000 eV is investigated. The analytical expression for total number of thermoactivated transitions w(E) in NTP is obtained. The determinative role of initial temperature T(0,E) and radius of NTP in kinetic process activation is shown. The dependence w(E) differs qualitatively for kinetic processes with the activation energy U >> kBT(0,E) and U << kBT(0,E). The obtained results are used for description of kinetic processes in tetrahedral amorphous carbon by bombardment of Ar⁺ ions. In particular, the dependence of the interstitial migration rate on ion energy is investigated. The estimation of efficiency of sp³-bond production is in qualitative accordance with experimental results.