快重离子辐照石墨的强电子激发效应研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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快重离子辐照石墨的强电子激发效应研究

项目名称：快重离子辐照石墨的强电子激发效应研究
项目类别：面上项目
批准号：10375079
申请代码：A050401
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2004-01-01-2006-12-31

项目负责人：刘杰
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院近代物理研究所
批准年度：2003

中文摘要：

用多种快重离子和团簇离子辐照高定向石墨，由于电子能损主导能量沉积的主要过程，在材料中形成半径为几个纳米的潜径迹。通过扫描隧道显微镜和喇曼谱等方法研究强电子激发效应形成的潜径迹和表面晶体结构变化，测量表面、体内及蚀刻后径迹的形貌，给出其大小及产额与入射离子能量和电子能损之间的关系。通过对电子密度超结构及扫描隧道谱的测量，决定辐照引起径迹区域电特性的变化。研究潜径迹内材料相变及生成的新相态，如纳米金刚石，利用化学方法并结合高分辨透射电镜和色谱分析方法对所生成的相态进行鉴别，进一步用高能电子束辐照来增强径迹区域相变的发生，从而形成更多的金刚石相。分析实验结果，在潜径迹形成和相变机理方面取得突破性进展。

中文主题词：强电子激发效应、潜径迹、扫描隧道显微镜、石墨

英文摘要：

Strong electronic excitation,

英文主题词： Strong electronic excitation,

结论摘要：

本项目利用能量从MeV－几十GeV的多种快重离子和团簇离子辐照高定向石墨，由于电子能损主导能量沉积的主要过程，系统地研究了强电子激发效应引起材料微观结构变化的规律，取得了一系列重要的结果。实验观测了潜径迹的形貌，给出其大小和产额随入射离子电子能损的变化关系；低温和高温下辐照的实验表明，温度直接影响径迹的形成和退火；通过超高能量重离子辐照的实验确定了石墨中潜径迹形成的电子能损阈值；当快重离子轰击超薄石墨样品时，发现了潜径迹区域材料的相变，观测到了纳米金刚石相的形成；利用团簇离子辐照的实验结果显示，随着入射离子电子能损的提高，径迹的大小随之增加，并且利用原子力显微镜首次在石墨中观测到了径迹的形貌，证实了快重离子入射石墨形成的径迹具有表面突起的特征，解决了扫描隧道显微镜测量中无法区分径迹形貌与表面电荷态密度的问题。这些研究结果对快重离子与物质相互作用引起径迹形成、径迹区域相变的微观过程，以及宏观性能改变等提供了丰富的实验数据，为电子能损导致原子移位提供了新的证据，本项目不仅推动了对于强电子激发效应引起物质微观结构变化的认识，而且新的纳米金刚石生成方法也有潜在的应用前景。

成果综合统计