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Radiation effects in thin films

1963; Elsevier BV; Volume: 8; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1016/0022-3115(63)90089-8

1873-4820

Cornelia Moţoc, I. Teodorescu,

Ion-surface interactions and analysis

Thin films of Au, Cu, Ag and Ni were irradiated in the VVRS reactor and the structure before and after irradiation was examined by electron diffraction or by electron microscopy. The neutron doses were in the range of 1017 nvt to 1018 nvt. The films were deposited on glass and quartz substrates as well as on copper and nickel grids and were irradiated in evacuated phials or in phials filled with oxygen or inert gases. As a result of irradiating in vacuum or inert gases thin films of Au on Cu grids, different alloys such as AuCu and AuCu3 were formed. No alloys were observed on thin films deposited on Ni grids. Radiation effects in thin films irradiated in oxygen resulted in a thorough oxidation associated with the phenomenon of alloy formation for the thin films deposited on Cu grid. By irradiating Cu, Ag and Ni films, diffraction patterns of Cu2O, CuO and (CuO)', AgO, Ag2O3 and NiO were formed. By irradiating Au films on Cu and Ni grids, different diffraction patterns very similar to those observed by Shishakov were observed. These may arise from the oxidation of impurities either in the specimens or in the grid. Some order-disorder phenomena were also observed : a hexagonal structure of Ni, the colloidal form of Au as reported elsewhere and a hexagonal structure of Ag, very similar to the structure reported by Boublick. The order-disorder and the alloy formation mechanisms may be due to enhanced diffusion associated with thermal spike phenomena as a result of irradiation. Des films minces de Cu, Au, Ag et Ni furent irradiés dans le réacteur VVRS et la structure avant et après irradiation a été examinée par diffraction électronique ou par microscopie électronique. Les doses de neutrons étaient comprises entre 1017 nvt et 1018 nvt. Les films étaient déposés sur des substrats de verre et de quartz ou sur des grilles de cuivre et de nickel, puis irradiés dans des ampoules scellées sous vide ou dans des ampoules remplies d'oxygène ou de gaz inertes. L'irradiation sous vide ou sous gaz inerte de films minces d'or sur grille de cuivre provoquait la formation de différents alliages tels que AuCu et AuCu3. Par contre il n'y avait pas de formation d'alliages sur les films minces déposés sur grille de nickel. Les effets de l'irradiation dans les films minces irradiés dans l'oxygène consistaient en une oxydation à coeur associée au phénomène de formation d'alliage dans le cas des films minces déposés sur grille de cuivre. Après irradiation des films de Cu, Ag et Ni, on observait les spectres de diffraction de Cu2O, CuO et (CuO)', AgO, Ag2O3 et NiO. Après irradiation de films d'or déposés sur grilles de cuivre et de nickel, on observait des spectres de diffraction différents, très similaires à ceux observés par Shishakov. Ceux-ci peuvent provenir de l'oxydation d'impuretés contenues soit dans le film déposé, soit dans la grille. Quelques phénomènes d'ordre-désordre ont été aussi observés: une structure hexagonale de Ni, la forme colloïdale de Au, comme celle qui a été signalée autre part, et une structure hexagonale de Ag très similaire à la structure signalée par Boublick. La réaction d'ordre-désordre et les mécanismes de formation d'alliage peuvent être dus à une diffusion accrue par les phénomènes de “pointes thermique” résultant de l'irradiation. Es wurden dünne Filme von Au, Cu, Ag und Ni im VVRS-Reaktor bestrahlt und die Struktur vor und nach der Bestrahlung mit Elektronenbeugung und Elektronen-mikroskop untersucht. Die Neutronendosen betrugen 1017 bis 1018 nvt. Die Filme wurden auf Glas- und Quarzunterlagen sowie auf Cu-Ni-Netzen niedergeschlagen. Sie wurden in evakuierten Ampullen oder in mit Sauerstoff bzw. inerten Gasen gefüllten Ampullen bestrahlt. Als ein Ergebnis der Bestrahlung in Vakuum oder inerten Gasen wurde bei dünnen Filmen von Au auf Cu-Netzen gefunden, dass z.B. Legierungen wie AuCu und AuCu3 gebildet werden. Keine Legierungen wurden beobachtet bei dünnen Filmen, die auf Ni-Netze gelegt waren. Die Bestrahlungeeffekte in dünnen Filmen, die in Sauerstoff bestrahlt wurden, zeigten sich in einer Oxydation, welche durch Legierungsbildung bei solchen dünnen Filmen begleitet war, die auf Cu-Netzen niedergeschlagen waren. Die Bestrahlung von Cu-, Ag- und Ni-Filmen führte zu Beugungsmustern von Cu2O, CuO, (CuO)', AgO, Ag2O3 und NiO. Die Bestrahlung von Au-Filnien auf Cu- und Ni-Netzen führte zu verschiedenen Beugungs mustern, die denen gleichen, die von Shishakov beobachtet wurden. Dies mag durch die Oxydation von Verunreinigungen entweder in den Proben oder im Netz bedingt sein. Einige Ordnungs- und Un ordnungsphänomene wurden zusätzlich beobachtet: Eine hexagonale Struktur von Ni, die colloidale Form von Au, über die bereits berichtet wurde, sowie eine hexagonale Struktur von Ag konnte festgestellt werden. Diese ist der Struktur sehr ähnlich, welche Boublick beschrieben hat. Der Mechanismus der Ordnungs- und Unordnungszustände und der Legierungsbildung kann erklärt werden durch die vergrösserte Diffusion, welche im Zusammenhang mit thermal-spike-Phänomenen als ein Ergebnis der Bestrahlung steht.