Распределение электронов около трека быстрого иона в кремнии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложена модель описания распределения электронов вблизи трека быстрого иона. Зависимость потока быстрых электронов от времени, глубины слоя и радиальной переменной моделируются с учетом статистического веса каждой траектории. Получено, что длительность импульса в распределении потока электронов составляет доли пикосекунд, а радиальный размер цилиндрической области, где происходит транспорт быстрых электронов, достигает десятков ангстрем.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Новиков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Автор, ответственный за переписку.
Email: nvnovikov65@mail.ru
Россия, 119991, Москва

Н. Г. Чеченин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Email: nvnovikov65@mail.ru
Россия, 119991, Москва

А. А. Широкова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына

Email: nvnovikov65@mail.ru
Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. Митерев А.М. // УФН. 2002. Т. 172. С.1131.
  2. Комаров Ф.Ф. // УФН. 2017. Т. 187. С.465.
  3. Bendel W.L., Petersen E.L. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1983. V. 30. P. 4481. https://doi.org/10.1109/TNS.1983.4333158
  4. Petersen E.L., Pickel J.C., Adams J.H. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1992. V. 39. P. 1577.
  5. Bion T., Bourrieau J. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1983. V. 36. P. 2281.
  6. Akkerman A., Barak J. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2002. V. 49. P.1539.
  7. Novikov N.V., Chechenin N.G., Shirokova А.А. // Modern Phys. Lett. B. 2023. V. 37. P. 2350041.
  8. Третьякова С.П. // ФЭЧФЯ. 1993. Т. 23. Вып. 2. С. 364.
  9. Флеров Г.Н., Апель П.Ю., Дидык А.Ю., Кузнецов В.И., Оганесян Р.Ц. // Атомная энергия. 1989. Т. 67. С. 274.
  10. Новиков Л.С., Воронина Е.Н. Взаимодействие космических аппаратов с окружающей средой. М: КДУ, Университетская книга, 2021. 560 с.
  11. International Commission on Radiation Units and Measurements. Report 16, Linear energy transfer. 1970. https://doi.org/10.1093/jicru/os9.1.Report16
  12. Heinrich W. // Rad. Eff. 1977. V. 34. P. 143.
  13. Medvedev N., Volkov A.E., Rymzhanov R., Akhmetov F., Gorbunov S., Voronkov R., Babaev P. // J. Appl. Phys. 2023. V. 133. P. 100701. https://doi.org/10.1063/5.0128774
  14. Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. М.: Радио и связь, 2004. 320 с.
  15. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. New York: Pergamon, 1985.
  16. Schiwietz G., Grande P.L. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2001. V. 175–177. Р. 125.
  17. Rudd M.E., DuBois R.D., Toburen L.H., Ratcliffe C.A., Goffe T.V. // Phys. Rev. A. 1983. V. 28. P. 3244.
  18. Clementi E., Roetti C. // Atomic Data Nuclear Data Tables. 1974. V. 14. P. 177. http://cdfe.sinp.msu.ru/services/wftables/FirstPage_eng.htm
  19. Белкова Ю.А., Новиков Н.В., Теплова Я.А. Экспериментальные и теоретические исследования процессов взаимодействия ионов с веществом. М.: НИИЯФ МГУ, 2019. 228 с.
  20. Novikov N.V. // Rad. Phys. Chem. 2021. V. 189. P. 109699. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2021.109699
  21. Stolterfoht N., Dubois R.D., Rivarola R.D. Electron Emission in Heavy Ion-Atom Collision. Springer, 1997. 250 p.
  22. Вавилов П.В. // ЖЭТФ. 1957. Т. 32. С. 920.
  23. Allison J., Amako K., Apostolakis J. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2016. V. 835. P. 186. http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2016.06.125 (geant4.web.cern.ch)
  24. Sempau J., Fernandez-Varea J.M., Acosta E., Salvat F. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2003. V. 207. P. 107. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(03)00453-1
  25. Новиков Н.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2023. № 6. С. 94. https://doi.org/10.31857/S1028096023060122
  26. International Commission on Radiation Units and Measurements. Report 37, Stopping Powers for Electrons and Positrons. 1984. https://doi.org/10.1016/0168-583X(85)90718-9 (https://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/ESTAR.html)
  27. Niehaus T.A., Heringer D., Torralva B., Frauenheim T. // Eur. Phys. J. D. 2005. V. 35. P. 467.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость от энергии ионов сечения ионизации атома кремния (1–3) и максимального количества электронно-дырочных пар νmax(Z, E) на единице длины трека ионов 24Mg в ЛПЭ-приближении (4): 1 – p-Si в газах Сgs(E, ε0) = 1 в (3), 2 – p-Si в твердой мишени Сgs(E, ε0) > 1 в (3), 3 – 24Mg–Si в твердой мишени. Приведены экспериментальные данные [16] для сечения ионизации протонами в неоне (o) и аргоне (Δ).

Скачать (144KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение по углу вылета электронов в столкновении атома кремния и протона с энергией: 0.5 (1); 1 (2); 5 МэВ/нуклон (3).

Скачать (113KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение по углу вылета θ электрона в столкновении ионов 24Mg с энергией E = 0.5 МэВ/нуклон с атомами кремния при Ee ≤ 100 эВ (а) и в диапазоне энергии электрона (б): 100–200 (1); 200–500 (2); 500–1000 (3); ≥ 1000 эВ (4).

Скачать (196KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты расчетов потерь энергии электрона в кремнии методом Монте-Карло [22]. Электроны с энергией Ee падают по нормали к поверхности мишени из кремния толщиной d: 1 (1); 2 Å (2). Штрихпунктиром обозначена линейная экстраполяция результатов расчета.

Скачать (88KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты расчетов методом Монте-Карло [22] минимальной толщины мишени из кремния, при которой коэффициент прохождения электронов удовлетворяет соотношению Ftr(Ee) < 0.001. Штрихпунктиром обозначена экстраполяция результатов расчета для медленных электронов.

Скачать (67KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Средняя длина трека электрона при его замедлении до энергии Emin: 0.5 (1); 1 (2); 5 МэВ/нуклон (3).

Скачать (108KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Модель для описания распределения количества электронов n(x, r, t) вблизи трека быстрого иона, движущегося вдоль оси x (обозначен крупной стрелкой): ν(Z, E) – количество вторичных электронов при прохождении ионом c энергией E мишени толщиной dx. Пунктиром обозначены треки электронов, испускаемых с энергией Ee под углом θ относительно направления движения иона.

Скачать (48KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Изменение во времени количества электронов, пролетающих через поверхность на глубине X, при прохождении ионов 24Mg с энергией E = = 0.5 МэВ/нуклон мишени из кремния толщиной d = 100 Å, глубина: 1 (1); 5 (2); 20 (3); 50 (4); 70 Å (5).

Скачать (138KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимость общего количества электронов на глубине X при прохождении ионами 24Mg мишени из кремния толщиной d = 100 Å с энергией: 0.5 (1); 1 (2); 5 МэВ/нуклон (3).

Скачать (86KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость плотности остановившихся электронов от радиального расстояния до трека иона при прохождении ионами 24Mg мишени из кремния толщиной d = 100 Å с энергией: 0.1 (1); 0.5 (2); 5 (3); 10 МэВ/нуклон (4).

Скачать (118KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024