本文關(guān)鍵詞：金納米線的重離子輻照效應(yīng)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：過去,在重離子與塊狀材料的相互作用研究中,研究人員得到了大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并建立了多種模型用以解釋相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,為解釋材料中缺陷的產(chǎn)生和預(yù)測(cè)輻射中固體材料的性能變化提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)�，F(xiàn)今,納米科學(xué)的蓬勃發(fā)展促使納米尺度材料滲透到各個(gè)領(lǐng)域,其中亦包括材料輻照領(lǐng)域。作為納米材料家族中重要的成員,一維納米材料因其巨大的長(zhǎng)徑比和較小的空間尺寸特性而得到廣泛關(guān)注。一維納米材料按照其結(jié)構(gòu)可分為納米帶、納米螺旋、納米管和納米線四種,其中納米線是最常見的一維納米材料。納米線的一維結(jié)構(gòu)特征使其在能量傳輸方面有著巨大的應(yīng)用前景,可用于制作場(chǎng)發(fā)射器件、熱電器件和光電器件等電子設(shè)備[1]。納米線的結(jié)構(gòu)也決定了其對(duì)熱的傳輸與塊體不同,熱能在塊體材料中由熱源向材料四周擴(kuò)散,但在納米線中熱能主要沿納米線的軸向擴(kuò)散,其小直徑的對(duì)熱傳導(dǎo)的約束使熱力學(xué)過程延長(zhǎng)了。這種熱能傳輸?shù)牟町?使得離子輻照在納米線中產(chǎn)生的熱效應(yīng)與塊體材料有所不同,因此,人們開始關(guān)注納米線的重離子輻照效應(yīng)。目前人們對(duì)于納米線輻照效應(yīng)的研究主要側(cè)重于陶瓷、半導(dǎo)體和絕緣體納米線材料[2],對(duì)于具有良好導(dǎo)電性的金屬納米線的輻照效應(yīng)研究并不多,因此研究金屬納米線的輻照效應(yīng)將有助于理解重離子與金屬納米材料的相互作用的基本過程,進(jìn)一步揭示輻照損傷效應(yīng)對(duì)一維納米材料結(jié)構(gòu)的影響。本文通過重離子徑跡模板結(jié)合電化學(xué)沉積的方法制備出不同直徑的金納米線,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征所制備納米線的表面形貌和晶體結(jié)構(gòu),獲得輻照之前的金納米線形貌和結(jié)構(gòu)信息。利用中科院近代物理所的320kV高電荷態(tài)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和蘭州重離子加速器(HIRFL)提供的重離子對(duì)金納米線進(jìn)行輻照,完成了不同條件下(種類、能量、劑量和注量率)的納米線輻照實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)比輻照前后金納米線的形貌和結(jié)構(gòu)變化獲得重離子輻照對(duì)金納米線的輻照損傷,給出了不同直徑的金納米線損傷程度差異,以及離子注量率、種類和能量對(duì)金納米線輻照損傷的影響。研究發(fā)現(xiàn),能量為1.4至4 MeV的重離子束,在高注量率輻照的條件下,使金納米線的表面變粗糙,并在表面形成了大量的凹坑和凸起結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)的形成與近表面的峰過程有關(guān)。重離子輻照還導(dǎo)致線表面被刻蝕并濺射出納米尺度的金顆粒。此外,實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)相同輻照條件下,重離子在不同直徑的金納米線中引起的輻照損傷也有所差別;不同直徑的金納米線濺射的顆粒的平均尺寸隨金納米線直徑的增大而增加。同時(shí),在輻照后的納米線中還觀察到大量的層錯(cuò)四面體(SFT),其尺寸與入射離子在材料中的核能損正相關(guān)。能量為幾百M(fèi)eV的快重離子在金納米線表面會(huì)產(chǎn)生較大的凸起顆粒,這些顆粒的粒徑在十幾至幾十納米的范圍內(nèi),呈現(xiàn)出錐形和四面體形狀。SRIM-2013模擬表明表面凸起顆粒的形成和快重離子在金納米線中的電子能損有關(guān)。快重離子與金中的電子相互作用使電子電離或激發(fā),這些獲得能量的電子將通過電子-聲子耦合的方式將能量傳輸給晶格上的金原子形成非彈性熱峰導(dǎo)致金納米線的局部熔化,熔融的金因?yàn)轶w積膨脹而溢出表面并在表面結(jié)晶后將形成凸起的顆粒。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O614.123;TB383.1

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4 馮文娟;陳瑩;;金納米線拉伸行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

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本文編號(hào)：1423898