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电子能损的潜径迹形成机制及理论模型的新进展

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核技术 2002年第7期25卷 481-486页

作者：侯明东刘杰张庆祥中国科学院近代物理研究所兰州730000

潜径迹是荷能离子与固体相互作用的一个重要效应 ,可以借助化学蚀刻、电子显微镜、卢瑟福散射和其他方法所显现。通过研究依赖于离子能量和各种靶参数的径迹尺寸的变化可以获得关于微观机制的信息。本文概括地介绍了在电子能损体制下径... 详细信息

潜径迹是荷能离子与固体相互作用的一个重要效应 ,可以借助化学蚀刻、电子显微镜、卢瑟福散射和其他方法所显现。通过研究依赖于离子能量和各种靶参数的径迹尺寸的变化可以获得关于微观机制的信息。本文概括地介绍了在电子能损体制下径迹形成的基本现象、观测技术以及所获得的重要的实验结果。

关键词：潜径迹电子能损效应热峰模型库仑爆炸模型

激光与半导体材料相互作用的双电子共振吸收模型

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强激光与粒子束 2023年第9期35卷 129-135页

作者：秦可勉潘玉贺茆亚南安恒张晨光赵江涛王铁山彭海波兰州大学核科学与技术学院兰州730000 兰州空间技术物理研究所兰州730000

通过提出双电子共振吸收模型,解释了激光与半导体材料相互作用时材料吸收光子的物理机制,分析了温度、掺杂数密度对吸收系数的影响;结合热峰模型,将激光的能量注入视为热源,计算出了激光入射时材料中电子温度的时空演化,通过费米狄拉克... 详细信息

通过提出双电子共振吸收模型,解释了激光与半导体材料相互作用时材料吸收光子的物理机制,分析了温度、掺杂数密度对吸收系数的影响;结合热峰模型,将激光的能量注入视为热源,计算出了激光入射时材料中电子温度的时空演化,通过费米狄拉克分布计算出自由电荷数密度分布,得到了电荷激发过程的计算模型,模拟了激光诱发单粒子翻转的过程。模拟结果表明,激光能量与激发电荷总量的关系是非线性的,这意味着激光能量与粒子的线性能量传输之间为非线性对应关系,与实验结果相符。

关键词：脉冲激光双电子共振吸收模型热峰模型单粒子效应

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模拟热峰冲击下UO_2微观结构的变化

稀有金属材料与工程 2013年第9期42卷 1884-1888页

作者：商佳程刘颖涂铭旌四川大学四川成都610065 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料国家重点实验室四川成都610041

利用分子动力学方法,通过热峰模型模拟了高能辐照下UO2的损伤过程。通过在单次热峰模拟中设定不同入射温度、不同入射半径的热峰,观察到基体中心区域原子获得了能量。在热激活的作用下以压力波的形式向外层快速传递,在原子大量离位的同... 详细信息

利用分子动力学方法,通过热峰模型模拟了高能辐照下UO2的损伤过程。通过在单次热峰模拟中设定不同入射温度、不同入射半径的热峰,观察到基体中心区域原子获得了能量。在热激活的作用下以压力波的形式向外层快速传递,在原子大量离位的同时也有大量回复在进行。随入射能量的不同,最终形成了非晶态、半非晶、晶态3种微观结构。模拟结果可以较好地重现热峰辐照的物理过程,能够对在实验上无法观测的微小尺度的变化给予直观的描述。

关键词：二氧化铀分子动力学热峰模型

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快重离子辐照聚酰亚胺潜径迹的电子能损效应

物理学报 2005年第11期54卷 5269-5273页

作者：孙友梅刘杰张崇宏王志光金运范段敬来宋银中国科学院近代物理研究所兰州730000

快重离子辐照聚合物材料时,由于密集电离激发在其路径上产生几纳米直径的潜径迹,径迹形貌受离子种类、离子能量等多种因素的影响.为了研究电子能损对径迹形成所起的作用,利用1.158GeV的Fe56离子和1.755GeVXe136离子在室温真空环境下辐... 详细信息

快重离子辐照聚合物材料时,由于密集电离激发在其路径上产生几纳米直径的潜径迹,径迹形貌受离子种类、离子能量等多种因素的影响.为了研究电子能损对径迹形成所起的作用,利用1.158GeV的Fe56离子和1.755GeVXe136离子在室温真空环境下辐照叠层聚酰亚胺(PI)薄膜,结合傅里叶转换红外光谱(FTIR)分析技术对辐照引起的化学变化进行了测量.聚酰亚胺官能团的降解及炔基的生成是离子辐照聚合物的主要特征,在注量1×1011到6×1012/cm2范围及较宽的电子能损(dE/dX)e范围(Fe56离子:2.2到5.2keV/nm,Xe136离子:8.6到11.3keV/nm)对官能团的断键率及炔基生成率进行了研究.红外结果显示在实验涉及的能损范围都有炔基生成,应用径迹饱和模型对实验结果进行拟合,不同能损下的平均损伤径迹半径及炔基生成径迹半径被得到,通过热峰模型对实验结果拟合,给出了离子在聚酰亚胺中产生潜径迹的能损阈值,实验给出的径迹形貌的电子能损效应曲线与热峰模型预言走势基本一致.

关键词：离子辐照,潜径迹,红外光谱,热峰模型快重离子辐照电子能损效应聚酰亚胺潜径迹傅里叶转换红外光谱聚合物材料热峰模型离子种类离子能量

重离子辐照SiO_2通过能量损失产生发光色心的研究

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发光学报 2012年第10期33卷 1049-1054页

作者：宋银孟彦成张崇宏杨义涛李锦钰缑洁贺德衍兰州大学物理科学与技术学院甘肃兰州730000 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

通过红外光谱和荧光发射光谱分别对600 keV、4 MeV和5 MeV Kr离子辐照的SiO2进行发光特性的研究。在低能量辐照体系中,简单色心(F2色心)的形成在损伤过程中占据主导地位,其主要诱发蓝光发射带;在高能离子辐照条件下,离子径迹上的能量密... 详细信息

通过红外光谱和荧光发射光谱分别对600 keV、4 MeV和5 MeV Kr离子辐照的SiO2进行发光特性的研究。在低能量辐照体系中,简单色心(F2色心)的形成在损伤过程中占据主导地位,其主要诱发蓝光发射带;在高能离子辐照条件下,离子径迹上的能量密度较大,因此缺陷浓度的增大产生了一些缺陷团簇和离子径迹,形成了复杂的色心(F2+和F3+色心等)并诱发了强烈的绿光发射带和红光发射带。该实验结果与能量损失过程中统一热峰理论模型(一个综合的基于电子能损与核能损的非弹性碰撞模型和弹性碰撞模型)的模拟结果能够很好地吻合,表明在keV～MeV能区上存在电子能损过程与核能损过程的协同效应。

关键词：重离子辐照色心发光 PL 热峰模型

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脉冲激光束刻蚀固体靶的物理模型

科技通讯（上海） 1991年第1期5卷 11-16,63页

作者：陈国梁任琮欣

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激光诱发半导体器件的单粒子效应的模拟

激光诱发半导体器件的单粒子效应的模拟

作者：茆亚南兰州大学

学位级别：硕士

在轨运行的卫星面临着空间环境中各种射线的威胁,重离子、中子、高能质子等会在半导体元器件中引发单粒子效应,使元器件发生逻辑错误乃至烧毁,直接威胁卫星安全。上世纪八十年代以来,人们在地面上采用离子辐照的方式来复现单粒子效应,... 详细信息

在轨运行的卫星面临着空间环境中各种射线的威胁,重离子、中子、高能质子等会在半导体元器件中引发单粒子效应,使元器件发生逻辑错误乃至烧毁,直接威胁卫星安全。上世纪八十年代以来,人们在地面上采用离子辐照的方式来复现单粒子效应,探索单粒子效应的发生机理,从而对航天用元器件进行改进,提高元器件的抗单粒子效应本领。而随着激光技术的发展,人们还可以通过激光模拟实验手段来找到容易发生单粒子效应的电路及敏感区,进而对器件进行加固或者防护性能评价。本文基于脉冲激光诱发单粒子效应过程的热峰模型,从半导体材料对脉冲激光注入能量的吸收出发,建立了电荷激发过程的物理模型,计算出了电子温度、电子态密度的分布,得到了激光能量与激发电荷总量的关系;通过对电荷收集过程进行模拟,分析了粒子和激光在诱发单粒子效应过程中存在的差异,主要包括注入能量的时空分布、电荷激发与收集过程的时间尺度及相互作用;根据激光能量和激发电荷总量的关系,结合实验数据,确定了硅材料中电子-晶格耦合系数的取值应小于3.7×10 W/(cm·K),并计算出了激光能量、器件掺杂浓度、初始温度对激发电荷总量的影响;给出了激光诱发单粒子翻转的温度判据和功率阈值,即如果激光照射期间器件中的电子温度始终低于850 K,则不会发生单粒子翻转,如果激光功率低于阈值,即能量注入密度太低,也不能使器件发生翻转,该阈值与器件有关;通过选取激发电荷总量为中间量,建立了单粒子翻转效应的脉冲激光能量与重离子线性能量传输的换算机制,给出了等效换算曲线。针对激光诱发单粒子效应的电荷激发过程,在物理机制上提出了双电子共振吸收模型。该模型指出,当单光子能量低于硅的带隙时,材料中价带电子可以通过与高能态电子共振的方式同时吸收光子能量和导带高能态电子退激的能量来实现激发到导带的电离过程。双电子共振吸收模型指出了吸收系数与自由电荷浓度存在正相关关系,模拟中也发现了吸收系数和电子温度、自由电荷浓度的正相关关系。

关键词：单粒子效应脉冲激光热峰模型双电子共振吸收模型

低能高电荷态离子诱发材料表面纳米结构的研究

同方学位论文库评论

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低能高电荷态离子诱发材料表面纳米结构的研究

作者：李鹏飞兰州大学

学位级别：硕士

论文针对低能高电荷态离子诱发绝缘固体表面纳米结构变化,开展理论和实验研究。论文基于热峰模型思想构建了一个物理模型,同时考虑了动能和势能作用,模拟了低能高电荷态离子与表面相互作用过程中的热量在时间和空间上的分布。利用该模型... 详细信息

论文针对低能高电荷态离子诱发绝缘固体表面纳米结构变化,开展理论和实验研究。论文基于热峰模型思想构建了一个物理模型,同时考虑了动能和势能作用,模拟了低能高电荷态离子与表面相互作用过程中的热量在时间和空间上的分布。利用该模型对HCI辐照多种材料诱发的纳米结构进行了模拟,结果表明该模型能够较准确地预测高电荷态离子引起表面纳米结构的电荷态阈值(势能阈值)随离子动能变化的趋势。完成了能量约为290 keV电荷态为31-33的Xe离子辐照云母的实验,利用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)对材料表面的纳米结构进行了观测。将实验结果与前人实验结果和模型模拟结果对比分析,解决了历史上辐照云母的实验结果在逻辑上不统一的问题,给出了动能与势能的联合作用机制:离子的核能损与势能的联合作用。

关键词：高电荷态离子热峰模型纳米结构

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激光诱发单粒子翻转的物理过程模拟

现代应用物理 2023年第2期14卷 159-164,213页

作者：秦可勉彭海波茆亚南赵江涛王铁山兰州大学兰州730000

针对激光诱发的单粒子翻转过程开展模拟,提出了激光与半导体相互作用的双电子共振吸收模型,并在此基础上推导出吸收系数随温度变化的规律。该模型能自然得到激光与半导体作用的非线性吸收结果。利用热峰模型计算激光辐照器件后的温度演... 详细信息

针对激光诱发的单粒子翻转过程开展模拟,提出了激光与半导体相互作用的双电子共振吸收模型,并在此基础上推导出吸收系数随温度变化的规律。该模型能自然得到激光与半导体作用的非线性吸收结果。利用热峰模型计算激光辐照器件后的温度演化行为,模拟了激光入射器件产生的单粒子翻转过程,得到了激光能量与等效LET的对应曲线,发现该曲线不是线性关系。该曲线是由激光在半导体中的非线性吸收导致的。除此之外还模拟了激光入射后产生的自由电荷总量与激光的特性参数(脉冲宽度)的依赖性关系。

关键词：单粒子效应脉冲激光热峰模型双电子共振吸收模型