Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах
Исследовано влияние имплантированных ионов дейтерия на кристаллическую структуру Тi и структурные изменения в облученных образцах, вызываемых высокотемпературным отжигом. Показано, что имплантация дейтерия в титан приводит к структурным изменениям в имплантированном слое и что природа структурного п...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2002 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80085 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах / А.Н. Морозов, И.М. Неклюдов, В.Ф. Рыбалко, В.Г. Кулиш // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 58-63. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860009091323133952 |
|---|---|
| author | Морозов, А.Н. Неклюдов, И.М. Рыбалко, В.Ф. Кулиш, В.Г. |
| author_facet | Морозов, А.Н. Неклюдов, И.М. Рыбалко, В.Ф. Кулиш, В.Г. |
| citation_txt | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах / А.Н. Морозов, И.М. Неклюдов, В.Ф. Рыбалко, В.Г. Кулиш // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 58-63. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Исследовано влияние имплантированных ионов дейтерия на кристаллическую структуру Тi и структурные изменения в облученных образцах, вызываемых высокотемпературным отжигом. Показано, что имплантация дейтерия в титан приводит к структурным изменениям в имплантированном слое и что природа структурного перехода чисто химическая, а структурный переход обусловлен образованием гидрида титана TiD₂. Высокотемпературный отжиг облученных пленок приводит к разложению гидрида TiD₂, возникшего в результате ионной имплантации. Процесс разложения начинается при температуре ~500 K и заканчивается при температуре ~600 K при достаточной длительности отжига.
Досліджувано вплив імплантованих іонів дейтерію на кристалічну структуру Тi та структурні зміни в опромінених зразках, що викликаються відпалом. Показано, що імплантація дейтерію в титан приводить до структурних змін у імплантованому шару і що природа структурного переходу чисто хімічна, а структурний перехід обумовлений утворенням гидрида титана TiD₂. Відпал опромінених плівок призводить до розкладання гидрида TiD₂, що виникнуло в результаті іонної імплантації. Процес розкладання починається при температурі ~500 K і закінчується при температурі ~600 K при достатній тривалості відпалу.
Bombardment of Ti with a deuterium ion beam has revealed that the implantation into titanium leads to structural transformations in the implanted layer. It was shown that the nature of structural transformation was purely chemical, and the structural transition was due to the formation of titanium hydride TiD₂. A high-temperature annealing of irradiated films leads to the disintegration of TiD₂ which was formed as a result of ion implantation. The process of decomposition starts at a temperature of ~500 K and ends at ~600 K with a sufficient duration of heating.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:40:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 548.3: 539.25
СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ТИТАНЕ ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ
ДЕЙТЕРИЯ И ПОСТИМПЛАНТАЦИОННЫХ ОТЖИГАХ
А.Н.Морозов, И.М.Неклюдов, В.Ф.Рыбалко, В.Г.Кулиш*
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
г. Харьков, Украина, morozov@kipt.kharkov.ua,
*Харьковский педагогический университет им. Г.С. Сковороды
Досліджувано вплив імплантованих іонів дейтерію на кристалічну структуру Тi та структурні зміни в
опромінених зразках, що викликаються відпалом. Показано, що імплантація дейтерію в титан приводить до струк-
турних змін у імплантованому шару і що природа структурного переходу чисто хімічна, а структурний перехід
обумовлений утворенням гидрида титана TiD2. Відпал опромінених плівок призводить до розкладання гидрида
TiD2, що виникнуло в результаті іонної імплантації. Процес розкладання починається при температурі ~500 K і
закінчується при температурі ~600 K при достатній тривалості відпалу.
Исследовано влияние имплантированных ионов дейтерия на кристаллическую структуру Тi и структурные из-
менения в облученных образцах, вызываемых высокотемпературным отжигом. Показано, что имплантация дейте-
рия в титан приводит к структурным изменениям в имплантированном слое и что природа структурного перехода
чисто химическая, а структурный переход обусловлен образованием гидрида титана TiD2. Высокотемпературный
отжиг облученных пленок приводит к разложению гидрида TiD2, возникшего в результате ионной имплантации.
Процесс разложения начинается при температуре ~500 K и заканчивается при температуре ~600 K при достаточ-
ной длительности отжига.
Bombardment of Ti with a deuterium ion beam has revealed that the implantation into titanium leads to structural
transformations in the implanted layer. It was shown that the nature of structural transformation was purely chemical, and
the structural transition was due to the formation of titanium hydride TiD2. A high-temperature annealing of irradiated
films leads to the disintegration of TiD2 which was formed as a result of ion implantation. The process of decomposition
starts at a temperature of ~500 K and ends at ~600 K with a sufficient duration of heating.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время возрастает интерес к изуче-
нию общих закономерностей и свойств системы
«металл-водород», поскольку взаимодействие водо-
рода с металлами и сплавами в широком диапазоне
температур является особенно важной проблемой в
физическом материаловедении.
Несмотря на многочисленные исследования вза-
имодействия водорода с титаном [1-4] многие зако-
номерности до сих пор недостаточно изучены.
В настоящей работе представлены результаты
исследований влияния имплантированных ионов
дейтерия на кристаллическую структуру титана и
структурные изменения в облученных образцах, вы-
зываемых высокотемпературным отжигом. Проведе-
но сопоставление структурных исследований с ре-
зультатами исследований термодесорбции ионно-
имплантированного дейтерия. Предложена модель
процесса взаимодействия имплантированного дейте-
рия с титаном.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОЦЕДУРА
Для исследований использовали образцы титана
в виде свободных поликристаллических пленок ти-
тана толщиной ∼100±10 нм, полученных электрон-
но-лучевым испарением иодидного титана в вакуу-
ме Р = 1×10-7 Па и осаждением паров на подложку
NаСl. После осаждения пленки имели средний раз-
мер зерна 15…20 нм.
Две идентичных по структуре партии пленок ти-
тана были облучены различными дозами ионов D 2
+
с энергией 20 кэВ при двух температурах облуче-
ния: первая партия – при ∼110 К, вторая – при ∼
350 К.
Пучок ионов при облучении падал приблизи-
тельно по нормали к поверхности. Плотность тока
в процессе облучения поддерживалась на уровне
2...3 мкА⋅см-2. Энергия ионного пучка была выбрана
так, чтобы максимум профиля залегания импланти-
рованных ионов дейтерия приходился на середину
толщины пленки.
Дозы облучения варьировали в диапазоне 1×
1016...5×1018 D⋅см-2.
Кристаллическую структуру исходных и облу-
ченных пленок, а также ее изменения при высоко-
температурных отжигах исследовали на электрон-
ном микроскопе ЭМВ-100Л. Отжиг пленок проводи-
ли непосредственно в колонне электронного микро-
скопа. В процессе отжига велась регистрация элек-
тронограмм на фотопластинках.
Изменение структуры пленок исследовали при
двух режимах отжига: 1) в случае линейного повы-
шения температуры пленок от ~300 К до ~1000 К со
скоростью ~2 Кс-1 и 2) в условиях изотермического
отжига при температурах ~630 К и ~730 К.
58 _______________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ, 2002, №3.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81), с.58-63.
mailto:morozov@kipt.kharkov.ua
mailto:morozov@kipt.kharkov.ua
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Зависимость структуры титановых пленок от
дозы облучения
Исходные (необлученные) пленки титана имели
ГПУ—решетку с параметрами а=0.296 нм и
с = 0.469 нм, характерными для α-Ti [5].
Электронограмма исходной пленки титана пока-
зана на рис.1. Она содержит характерный для ГПУ
—структуры триплет, который в совокупности с
еще восемью видимыми кольцами позволяет надеж-
но идентифицировать ГПУ решетку α-Ti с пара-
метрами, соответствующими табличным [5].
Расшифровка электронограммы приведена в табл.1.
Следует отметить, что некоторое несоответствие от-
носительной интенсивности колец в эксперимен-
тально полученной электронограмме по сравнению
со справочными данными связано, по-видимому, с
текстурой, возникающей в процессе приготовления
пленок, а слабое размытие колец в электронограм-
ме - с малыми размерами кристаллитов в пленке
(~20 нм).
Облучение пленок ионами дейтерия приводит к
изменению их кристаллической структуры. Причем
изменения структуры происходят постепенно, по
мере увеличения дозы.
На рис.2 приведен набор электронограмм, соот-
ветствующих пленкам, облученным последователь-
но возрастающими дозами ионов D 2
+ при температу-
ре ∼110 К. Расшифровка этих электронограмм при-
ведена в табл.1.
Рис.1. Идентификация колец электронограммы от
исходной пленки титана
Анализ данных, приведенных на рис.2 и в табл.
1, показывает, что в результате облучения исход-
наяГПУ— структура пленки переходит в кубиче-
скую структуру с параметром решетки а = 0.44 нм,
что соответствует гидриду титана ТiD2 [4, 5], тип
структуры которого CaF2. На электронограммах на-
блюдается только структура подрешетки титана в
гидриде TiD2, представляющая собой ГЦК—струк-
туру с параметром а = 0,44 нм. Идентификация од-
ной из электронограмм приведена на рис.3. В даль-
нейшем, для удобства, эту кубическую структуру
гидрида TiD2 (структура типа CaF2) мы будем назы-
вать ГЦК—фазой.
0 3×1016 см-2 2×1017 см-2 8×1017 см-2 1.3×1018 см-2
Рис.2.Электронограммы пленок Ti, облученных различными дозами ионов дейтерия при температуре 110 К
Обращаем внимание на тот факт, что зарождение
новой ГЦК—фазы прослеживается уже при дозе об-
лучения 3×1016 см-2 по появлению слабого дополни-
тельного кольца (220) ГЦК—фазы.
Увеличение дозы до 3×1017 см-2 приводит к ис-
чезновению средней линии триплета (002), усиле-
нию интенсивности кольца (220) и появлению еще
одного кольца ГЦК фазы (200), возникающего за
третьим кольцом триплета ГПУ—фазы. Одновре-
менное присутствие в электронограмме близко рас-
положенных, но хорошо разрешенных колец (011)
ГПУ и (200) ГЦК структур позволяет избежать пу-
таницы и надежно идентифицировать принадлеж-
ность последнего из названных колец к ГЦК—фазе.
Повышение дозы облучения до 8×1017 см-2 вызы-
вает дальнейший рост интенсивности колец (200),
(220) ГЦК—фазы, ослабление колец (011), (110) и
исчезновение кольца (102) ГПУ фазы. Наблюдаемое
при этом повышение яркости в области колец (100),
(103) и (200) ГПУ—фазы обусловлено, по-видимо-
му, ростом интенсивности накладывающихся на них
колец (111), (311) и (222) возникающей ГЦК—фазы.
При дозе 1.3×1018 см-2 на электронограмме оста-
ется только система колец, полностью вписываю-
щихся в ГЦК структуру. Рефлексы ГПУ фазы отсут-
ствуют. Это означает, что при дозе 1.3×1018 см-2
структурный переход ГПУ⇒ГЦК полностью завер-
шается. Дальнейшее увеличение дозы вплоть до 3×
59
1018 см-2 дополнительных изменений в электроно-
грамме не вызывает.
Завершение структурного перехода в титановой
пленке при дозе 1.3×1018 см-2 легко объяснить, если
учесть, что именно при этой дозе достигается соот-
ношение числа имплантированных атомов дейтерия
к числу атомов титана в пленке становится равное
их стехиометрическому соотношению в гидриде
(ТiD2).
Таблица 1
Межплоскостные расстояния исходного и облучённого различными дозами ионов D+
2 титана
Расчетные данные
α-Тi
Данные измерений Расчетные данные
TiH2
Дозы, ат. D/см2
– 3.×1016 3.×1017 8.×1017 1,3.×1018
hkl d, нм d, нм hkl d, нм
100
002
011
–
102
–
110
103
200
112
201
203
211
0,256
0,234
0,224
–
0,173
–
0,148
0,133
0,128
0,125
0,123
0,098
0,094
0,256
0,234
0,224
–
0,173
–
0,147
0,133
0,126
0,124
0,122
0,096
0,094
0,256
0,234
0,224
–
0,173
0,154
0,147
0,133
0,127
–
0,122
0,096
0,094
0,253
–
0,222
0,216
–
0,153
0,146
0,131
0,126
–
0,122
0,096
0,094
0,252
–
0,222
0,217
–
0,153
0,146
0,131
0,126
–
0,122
0,096
0,094
0,251
–
–
0,219
–
0,154
–
0,132
0,126
–
0,122
0,096
0,093
111
–
–
200
–
220
–
311
222
–
331
420
422
0,254
–
–
0,220
–
0,156
0,134
0,128
–
–
0,122
0,099
0,091
α-Ti (H1)
a = 0,296 нм
с = 0,469 нм
подрешетка титана
в гидриде TiD2
(структура типа
CaF2)a = 0,44 нм
Рис.3. Идентификация колец электронограммы от
пленки титана облученной ионами дейтерия до
дозы ~ 1.3×1018 см-2
Это обстоятельство, в совокупности с приведен-
ными выше данными о том, что тип и параметр ре-
шетки, возникающей в результате облучения, соот-
ветствует типу и параметрам решетки гидрида тита-
на, позволяет сделать заключение, что наблюдаемый
структурный переход ГПУ⇒ГЦК обусловлен
превращением α–Ti в гидрид ТiD2.
Эволюционный характер структурных измене-
ний с ростом дозы облучения, отсутствие скачков,
свидетельствует о чисто химической природе про-
цессов, лежащих в основе структурного превраще-
ния. Иными словами, изменение структуры титано-
вой пленки обусловлено протеканием химической
реакции, в результате которой возникает новое ве-
щество – гидрид титана, структура которого отлич-
на от структуры исходного материала.
Исследование электронограмм пленок, облучен-
ных при температуре ∼350 К, показало, что и в этом
случае происходит структурный переход ГПУ⇒
ГЦК. Однако, в отличие от облучения при ∼110 К,
полного фазового превращения не происходит даже
при очень высоких дозах облучения. Так, даже при
дозе ~5×1018 см-2 в электронограмме остаются сла-
бые рефлексы ГПУ-фазы исходного α–Ti (т.е. фак-
тически наблюдается гидрид ТiD2-х).
Структурные изменения при нагреве титановых
пленок
Исследования отжигов облученных пленок, пре-
терпевших полный или частичный структурный
переход ГПУ⇒ГЦК, показали, что отжиг, в конеч-
ном счете, приводит к восстановлению исходной
ГПУ-структуры.
Так при линейном нагреве пленок Тi, предвари-
тельно облученных дозой 1.3×1018 см-2 при темпера-
туре ∼110 К до завершения ГПУ⇒ГЦК превраще-
ния, полное восстановление ГПУ—структуры до
чистого α–Ti происходит при температуре ∼750 К
(см. рис. 4). Восстановление структуры титановой
пленки обусловлено разложением гидрида ТiD2 и
выделением дейтерия в газовую фазу, что подтвер-
ждается данными исследования термодесорбции им-
плантированного дейтерия из титана [6].
60
Восстановление структуры α-Ti (переход ГЦК⇒
ГПУ) начинается при температуре ∼500 К и проте-
кает плавно с ростом температуры вплоть до полно-
го завершения.
Исследование изотермического отжига облучен-
ных пленок при температурах вблизи ∼630 К пока-
зало, что такой отжиг, при достаточной его продол-
жительности, также приводит к полному восстанов-
лению структуры титана до исходной (см. рис. 6).
При этом последовательность смены фаз такая же,
как и при линейном нагреве (рис. 4). В этом случае
разложение гидрида ТiD2 также происходит через
промежуточную ОЦК-фазу. Полное восстановление
структуры пленки до α – Ti происходит за время
30 …35 мин. с момента установления температуры
отжига (∼630 К).
300 К 530 К 580 К 680 К 760 К
Рис.4. Электронограммы титановой пленки, облученной ионами дейтерия до дозы ~ 1.3×.1018 см-2 при тем-
пературе ~ 110 K и подвергнутой линейному нагреву в диапазоне температур 300 ...1000 К
Таблица 2
Идентификация рефлексов ОЦК-фазы, наблюда-
емой при отжигах
Данные из-
мерения
Табличные
данные α-Тi
Табличные дан-
ные β-Тi
d, нм hkl d, нм hkl d,нм
0,255
0,237
0,225
0,173
0,167
0,148
0,137
0,134
0,128
0,125
0,123
0,106
0,099
0,096
0,095
0,092
0,089
100
002
011
102
–
110
–
103
200
112
201
202
203
–
211
114
122
0,256
0,234
0,224
0,173
–
0,148
–
0,133
0,128
0,125
0,123
0,107
0,098
–
0,094
0,092
0,090
–
110
–
–
200
–
211
–
–
–
220
310
–
222
–
–
321
–
0,234
–
–
0,165
–
0,135
–
–
–
0,117
0,105
–
0,096
–
–
0,088
a1= 0,294 нм
с1= 0,468 нм
а2= 0,335 нм
α-Ti ( H1 )
а = 0,296 нм
с = о,469 нм
β-Ti ( K2 )
a = 0,331 нм
Варьирование температурой отжига показало,
что время восстановления структуры титана есть
функция от температуры; так, в случае отжига при Т
∼730 К полное восстановление структуры пленки до
α-Ti происходит за время ∼15 мин
Следует отметить, что при кратковременных
циклах нагрев – охлаждение в диапазоне температур
300…580 К мы наблюдали многократное по-вто-
рение обратимого перехода ГПУ+ГЦК ⇔
ГПУ+ОЦК, завершающееся полным восстановлени-
ем ГПУ—фазы α-Ti в результате ухода из образца
дейтерия.
Рис.5. Идентификация колец электронограммы от
пленки титана облученной ионами дейтеия до дозы
~ 1.3×.1018 см-2 и нагретой до температуры ~ 650 К
61
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Имплантация дейтерия в титан приводит к
структурным изменениям в имплантированном
слое. Структурный переход обусловлен образова-
нием гидрида титана ТiD2 (ГПУ-решетка α-Ti
преобразуется в ГЦК-решетку ТiD2,). Появление за-
родышей гидрида наблюдается уже при дозе ~3×
1016 см-2 (первые следы линий ГЦК-решетки). Начи-
ная с этой дозы, наблюдается дополнительный пик в
спектре термодесорбции [6], который связан с об-
разованием гидрида титана. Увеличение дозы им-
плантации (и, соответственно, концентрации вне-
дренного дейтерия) приводит к увеличению концен-
трации (судя по возрастанию интенсивности линий
ГЦК-решетки (см. рис. 2, табл. 1) гидрида ТiD2 и
уменьшению концентрации чистого титана (по
уменьшению интенсивности линий ГПУ-решетки α-
Ti). При дозе ~1.3×1018 см-2 (см. рис. 4) структурный
переход ГПУ (α-Ti) → ГЦК (ТiD2 - γ-фаза) полно-
стью завершается. Концентрация имплантированно-
го дейтерия в этом случае составляет ~65ат.%, что
соответствует стехиометрическому соотношению
Ti/D = 1/2, характерному для стехиометрии гидрида
ТiD2. Т.о. полное структурное превращение в ГЦК-
фазу происходит только при достижении требуемо-
го для этого стехиометрического соотношения
компонентов (подтверждено данными ТДС и ЭГ).
α+γ α+γ+β α+β α
Рис.6. Изменение структуры титановой пленки, облученной ионами дейтерия до дозы ~ 1.5×1018 см-2 при
температуре ~350 K, в процессе изотермического отжига при Т~630 K
При дозах ниже 1.3×1018 см-2, когда концентрация
имплантированного дейтерия недостаточна для
обеспечения стехиометрии компонент 1:2, в элек-
тронограммах наряду с рефлексами ГЦК-фазы
(ТiD2) наблюдаются рефлексы ГПУ—структуры с
параметрами α-Ti.
2. Плавность перехода ГПУ структуры α-Ti в
ГЦК-фазу (ТiD2) с ростом дозы (концентрации) им-
плантируемого дейтерия и завершение перехода в
ТiD2 (ГЦК-фазу) только после достижения требуе-
мой концентрации дейтерия свидетельствует о хи-
мической природе наблюдаемых структурных из-
менений.
3. Высокотемпературный отжиг облученных
ионами дейтерия пленок титана приводит к разло-
жению гидрида ТiD2, возникшего в результате ион-
ной имплантации. Процесс разложения начинается
при температуре ∼500 К и завершается при ∼600-
700 К при достаточной длительности нагрева.
Процесс разложения ТiD2 протекает через об-
разование промежуточной кристаллической струк-
туры с ОЦК решеткой. Эта фаза существует в мате-
62
риале вплоть до полного восстановления исходной
структуры (рис.4,5,6; табл.2).
Таким образом, начиная с Т∼500-600 К происхо-
дит изменение кристаллической структуры образца:
вместо ГЦК-решетки (ТiD2, а=0,44 нм) возникает
ОЦК-решетка (а=0,33 нм) и начинается выделение
(термодесорбция) дейтерия из мишени, т.е. возни-
кает пересыщенный дейтерием твердый раствор β-
Ti. По мере ухода дейтерия из образца происходят
структурные изменения - уменьшение интенсивно-
сти колец ОЦК-фазы и увеличение интенсивности
колец ГПУ-решетки и это происходит вплоть до
полного восстановления исходной структуры титана
(ГПУ-фаза).
4. На основе анализа полученных данных, кине-
тика накопления имплантированного дейтерия в ти-
тане представляется следующим образом. При дозах
внедрения ниже 3×1016 см-2, что соответствует кон-
центрации в максимуме профиля залегания ≤1 ат.%,
имплантированный дейтерий не образует гидрида
(наши ЭГ данные). При более высоких дозах, не-
смотря на еще достаточно низкие концентрации, об-
разуется гидрид титана. Образование гидрида Тi при
средних концентрациях, далеких от стехиометрии
ТiD2, подтверждают наши электронографические
данные, а также результаты исследования с помо-
щью электронографии и темнопольной электронной
микроскопии, полученные в работе [8], где показа-
но, что зарождение γ-фазы (гидрида титана ТiD2)
происходит не по всему объему зерна, а в виде дис-
кретных выделений. Благодаря этому при низких и
средних концентрациях дейтерия в Тi локальные
концентрации оказываются достаточными для об-
разования гидрида ТiD2. Дальнейший рост гидрида
происходит вследствие увеличения количества и
размеров выделений γ-фазы до полного перехода
слоя внедрения в ТiD2.
ВЫВОДЫ
Результаты выполненных исследований показы-
вают, что имплантация дейтерия в титан приводит к
структурным изменениям в имплантированном
слое. Природа структурного перехода чисто хи-
мическая. Структурный переход обусловлен об-
разованием гидрида титана ТiD2. На основании
данных, полученных при двух различных темпера-
турах облучения, можно предполагать, что этот про-
цесс протекает уже при температурах ~ 110 К.
Высокотемпературный отжиг облученных
пленок приводит к разложению гидрида ТiD2, воз-
никшего в результате ионной имплантации. Процесс
разложения начинается при температуре ∼500 К и
завершается при ∼600 К при достаточной длитель-
ности нагрева.
Процесс разложения ТiD2 протекает через об-
разование промежуточной кристаллической
структуры - β-фазы титана с ОЦК-решеткой
При кратковременных циклах нагрев – .охлажде-
ние в диапазоне температур 300…580 К наблюда-
ется многократное повторение обратимого пере-
хода ГПУ + ГЦК ⇔ ОЦК + ГПУ, завершающееся
полным восстановлением ГПУ-фазы α–Ti в ре-
зультате ухода из образца дейтерия.
The research described in this publication was made
possible in part by Grant No VA5000 from the Interna-
tional Science Foundation.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.Л.Арбузов, В.Б.Выходец, А.Г.Распопова. На-
копление имплантированного водорода в титане
// Металлы. 1995, №4, с.148−161.
1. Hidroqen in Metals I, II & III / Edited by G.Alefeld
& J.Völkl /Berlin, Heidelberg, New York, 1978,
1978, 1997; M.: Mир, 1981, 475 p. & 430 p.
2. Взаимодействие водорода с металлами. В.Н.А-
геев, И.Н.Бекман, О.П.Бурмистрова и др. М.:
Наука, 1987, 296с.
3. Yuh Fukai. The Metal-Hydrogen System. Basic Bulk
Properties. (Springer Series in Materials Sciense.
21). Spriger-Verleg, Berlin,Heidelberg, New York,
London, Paris, Tokyo, Hong Kong, Barselona, Bu-
dapest, 1993.
2. Л.И.Миркин. Справочник по рентгеноструктур-
ному анализу поликристаллов. М.: Госиздат.
физ.-мат. литературы, 1961, 864с.
3. В.Ф.Рыбалко, И.М.Неклюдов, В.Г.Кулиш,
С.В. Пистряк, А.Н.Морозов. Термодесорбция
ионно-имплантированного дейтерия из тонких
пленок и массивных образцов титана //Вопросы
атомной науки и техники. Серия:"Физика ра-
диационных повреждений и радиационное мате-
риаловедение". 1992, вып. 1(58)-2(59), с.59-65.
4. Диаграммы состояния двойных металлических
систем. Справочник (Под редакцией Н.П. Ляки-
шева). Том 2. М.: Машиностроение, 1997, с.863.
5. J.Roth, W.Eckstein and J. Bohdansky. Depth Profil-
ing of D Implanted Into Ti at Different Tempera-
tures // Radiation Effects. 1980, v. 48, p.231-236.
63
Введение
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80085 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:40:33Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Морозов, А.Н. Неклюдов, И.М. Рыбалко, В.Ф. Кулиш, В.Г. 2015-04-11T17:02:22Z 2015-04-11T17:02:22Z 2002 Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах / А.Н. Морозов, И.М. Неклюдов, В.Ф. Рыбалко, В.Г. Кулиш // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 3. — С. 58-63. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80085 548.3: 539.25 Исследовано влияние имплантированных ионов дейтерия на кристаллическую структуру Тi и структурные изменения в облученных образцах, вызываемых высокотемпературным отжигом. Показано, что имплантация дейтерия в титан приводит к структурным изменениям в имплантированном слое и что природа структурного перехода чисто химическая, а структурный переход обусловлен образованием гидрида титана TiD₂. Высокотемпературный отжиг облученных пленок приводит к разложению гидрида TiD₂, возникшего в результате ионной имплантации. Процесс разложения начинается при температуре ~500 K и заканчивается при температуре ~600 K при достаточной длительности отжига. Досліджувано вплив імплантованих іонів дейтерію на кристалічну структуру Тi та структурні зміни в опромінених зразках, що викликаються відпалом. Показано, що імплантація дейтерію в титан приводить до структурних змін у імплантованому шару і що природа структурного переходу чисто хімічна, а структурний перехід обумовлений утворенням гидрида титана TiD₂. Відпал опромінених плівок призводить до розкладання гидрида TiD₂, що виникнуло в результаті іонної імплантації. Процес розкладання починається при температурі ~500 K і закінчується при температурі ~600 K при достатній тривалості відпалу. Bombardment of Ti with a deuterium ion beam has revealed that the implantation into titanium leads to structural transformations in the implanted layer. It was shown that the nature of structural transformation was purely chemical, and the structural transition was due to the formation of titanium hydride TiD₂. A high-temperature annealing of irradiated films leads to the disintegration of TiD₂ which was formed as a result of ion implantation. The process of decomposition starts at a temperature of ~500 K and ends at ~600 K with a sufficient duration of heating. The research described in this publication was made possible in part by Grant No VA5000 from the International Science Foundation. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах Article published earlier |
| spellingShingle | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах Морозов, А.Н. Неклюдов, И.М. Рыбалко, В.Ф. Кулиш, В.Г. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| title | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах |
| title_full | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах |
| title_fullStr | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах |
| title_full_unstemmed | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах |
| title_short | Структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах |
| title_sort | структурные превращения в титане при имплантации ионов дейтерия и постимплантационных отжигах |
| topic | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| topic_facet | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80085 |
| work_keys_str_mv | AT morozovan strukturnyeprevraŝeniâvtitanepriimplantaciiionovdeiteriâipostimplantacionnyhotžigah AT neklûdovim strukturnyeprevraŝeniâvtitanepriimplantaciiionovdeiteriâipostimplantacionnyhotžigah AT rybalkovf strukturnyeprevraŝeniâvtitanepriimplantaciiionovdeiteriâipostimplantacionnyhotžigah AT kulišvg strukturnyeprevraŝeniâvtitanepriimplantaciiionovdeiteriâipostimplantacionnyhotžigah |