Grain Size and Temperature-Dependent Response of 5-mol% Gd-Doped Ceria to Swift Heavy Ion Irradiation with 80 MeV Ag and 120 MeV Au Ions
研究了5-摩尔%钆掺杂二氧化铈在不同离子能量（80 MeV Ag、120 MeV Au）和温度（1000 K）下对快重离子辐照的响应，分析晶粒尺寸（纳米、块体）影响，发现块体晶粒尺寸稳定性更佳，结果与热尖峰模拟一致。
2025-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Identical response of insulators to irradiations by swift heavy ions: application to experiments on Gd2Ti2O7
研究了快重离子的径迹半径Re。实验径迹数据进行了分析，在Gd_2 Ti_2 O_7烧绿石在范围Se=6-54 keV/nm（Se -电子阻止本领），包括由低速和高速离子辐照。介绍了分析型热峰模型（ATSM）的主要特点。Gd_2Ti_2O_7的径迹数据表现出尺度特征，这意味着与仅由单个材料参数（MP）（熔化温度Tm）控制的其它绝缘体的径迹尺寸的简单定量关系。在Se的整个范围内描述了Re ~ 2-Se的径迹演化曲线，不需要使用任何单独的拟合参数和除Tm以外的MP，径迹形成阈值Set=6.1/14.4keV/nm（E<2 MeV/核子和E>8 MeV/核子）。Tm的独特作用是对径迹形成机制的非常重要的限制。的实际后果的结果进行了讨论方面的估计辐照参数
2021-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Mechanisms of Temperature-Dependent Ion Track Formation in Gallium Nitride under Swift Heavy Ion Irradiation
School of Nuclear Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学核科学与技术学院）；Academy of Chips Technology, China Electronics Technology Group Corporation（中国电子科技集团公司芯片技术研究院）；National Key Laboratory of Integrated Circuits and Microsystems（集成电路与微系统国家重点实验室）
研究通过双温度模型与分子动力学模拟揭示了氮化镓在高温下快速重离子诱导损伤的微观机制，发现温度驱动离子束道形态转变，从不连续段到由孤立纳米气泡组成的连续束道，最终形成完全连续通道，且温度升高促进气泡形成和束道可见性。
2026-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Swift heavy ion track formation in SiC films under high-temperature irradiation
P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）
研究探讨了SiC薄膜厚度和辐照温度对Swift重离子径迹形成及结构的影响，通过建模发现不同温度下形成陨石坑和丘状结构，并确定了临界温度与薄膜厚度的关系。
2026-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Local formation of nitrogen-vacancy centers in diamond by swift heavy ions
我们将注入氮的金刚石暴露于快速铀和金离子束（~1 GeV），发现这些辐照直接导致氮空位（NV）中心的形成，而无需热退火。我们比较了快速重离子激活的NV-中心的光致发光强度与低能量电子照射和热退火形成的。用快重离子辐照的NV-产额是低能电子产额的0.1和热退火产额的0.02。我们讨论了快速重离子形成NV心的可能机制，如电子激发和热尖峰。虽然以低效率形成NV中心，但快速重离子使得能够在数十微米的相对大的距离上形成三维NV组装体。此外，我们的研究结果表明，NV中心的形成是一个本地探针的（部分）晶格损伤弛豫诱导的电子激发从快速重离子在金刚石。
2014-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Swift-heavy-ion-irradiation-induced enhancement in electrical conductivity of chemical solution deposited La0.7Ba0.3MnO3 thin films
用200 MeV的Ag+15离子辐照用化学溶液沉积技术沉积的La0.7Ba0.3MnO3锰氧化物外延薄膜，最大离子剂量达到1 × 10^12 ions/cm 2。温度和磁场依赖的电阻率测量所有的膜（照射前后）揭示了持续的电阻率随离子剂量的增加而下降。在330 K [绝缘体-金属（I-M）转变]和10 K下，最大剂量为1 × 10^12离子/cm 2时，电阻率分别降低3倍和10倍。另一方面，随着离子注入剂量的增加，磁电阻（MR）在I-M转变附近增强，但在低温下降低。这些结果，证实了薄膜的表面形态，表明这种性能的起源在于辐照诱导的结晶度和外延取向的改善，晶粒之间的连接性增强，以及晶粒的聚集，从而导致在晶界处更好的导电性。
2006-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Swift heavy ion irradiation of SrTiO$_3$ under grazing incidence
用快重离子辐照SrTiO $_3$单晶，导致表面改性。这些修改的形态的细节强烈地依赖于入射角，可以通过原子力显微镜进行表征。在掠射角下，表面出现不连续的纳米级小丘链。潜径迹半径可以由链的长度随入射角的变化来确定。该半径是材料特异性的，并且允许计算SrTiO $_3$的电子-声子耦合常数。我们表明，如果考虑到空间电子密度的理论描述的纳米点的创建是可能的在一个双温度模型。不连续特征的出现可以很容易地在这个模型中解释，但事实证明，电子激发在飞秒时间尺度上消散，因此太快，无法向声子系统提供足够的能量，以诱导热熔融过程。我们证明，这可以解决，如果温度依赖的扩散系数引入到模型中。
2008-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Micro and nano-patterning of single-crystal diamond by swift heavy ion irradiation
本文介绍了快重离子辐照单晶金刚石引起结构损伤的实验数据和分析。图案化的掩埋结构损伤示出生成，通过膨胀，在样品表面上的镜像图案，这在很大程度上保持无损伤。虽然广泛的结果可用于轻离子极化，这种效果是在这里报道的第一次在重离子制度，其中一个完全不同的输入参数范围（在离子种类，能量，阻止功率等方面）。可用于定制辐照。所选离子种类为Au和Br，能量范围为10-40 MeV。所观察到的图案，其特征在于轮廓和原子力显微镜，报告在一系列的模型实验，其中示出的溶胀模式范围从几纳米到200纳米以上。此外，一个系统的唯象建模，其中表面溶胀测量相关的埋晶体损伤。与轻离子迁移的数据进行了比较，表明与所提出的模型具有良好的兼容性。在这项工作中提出的建模可以是有用的微图案化的表面在单晶金刚石的设计和实现，允许生成高度定制的结构，通过结合适当选择的照射参数和掩模。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
An expression for estimating the number of atoms displaced during the irradiation of monolayer graphene with neutrons
现有的数学表达式，用于评估材料的粒子辐射所取代的原子数量，不适用于石墨烯等2D结构。在以前的工作（J. Radioanal。Nucl.Chem，2011，289，1，167- 172），开发了用于在用重离子和用轻带电粒子辐照的石墨烯的情况下进行这种评估的模型。在本论文中，我们报告的推广模型的石墨烯辐照中子的能量范围为0- 2 MeV。
2012-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Creating mixed-phase states in cadmium sulfide by swift heavy ion irradiation
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Higher Institute of Technologies and Applied Sciences, University of Havana（哈瓦那大学高等技术与应用科学学院）；Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院等离子体物理研究所）
本研究结合TREKIS-3与LAMMPS模拟快重离子辐照下硫化镉的响应，发现闪锌矿与纤锌矿相损伤特征不同，辐照后形成非晶核心与缺陷晶体晕的混合结构，为制备混合相CdS基材料提供了新途径。
2025-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of Graphene Properties via Controlled Exposure to Electron Beams
石墨烯性能的可控改性对其提出的电子应用至关重要。在这里，我们描述了一种可能性，通过电子束照射调谐石墨烯的电性能。我们发现，通过控制辐照剂量，可以改变载流子的迁移率，并增加在单层石墨烯的最小导电点的电阻。双层石墨烯不易受电子束照射的影响。通过石墨烯拉曼光谱中无序D峰的变化，可以监测和量化石墨烯性质的辐照改性。所获得的结果可能导致一种新的方法的缺陷工程的石墨烯的物理性质，并通过电子束照射的“写”石墨烯电路的程序。这些结果也对石墨烯纳米器件的制造有影响，这涉及扫描电子显微镜和电子束光刻。
2010-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of surface nanostructuring of Al2O3 and MgO by grazing incidence irradiation with swift heavy ions
实验发现，与未发现损伤的正入射离子束辐照相比，在23 MeV I束掠入射条件下，Al_2O_3和MgO材料的表面发生了明显的纳米改性，而且这两种材料中的离子产生了明显不同的结构：MgO表面上的纳米小丘包围的凹槽与Al2O3表面上的更光滑的辊状不连续结构。为了解释这些结果，进行了详细的数值模拟。我们发现，表面的存在抑制重结晶过程，从而防止瞬态轨道恢复，从而形成可观察到的纳米粒子。此外，在熔融状态下的粘度在Al2O3与MgO的差异解释了在所创建的纳米结构的差异。因此，我们的研究结果提供了一个更深入的了解表面纳米结构的基本过程，可能允许控制生产周期性的表面纳米粒子。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Swift heavy ion irradiation of GaSb: from ion tracks to nano-porous networks
研究了185 MeV $^{197}$ Au快重离子辐照引起的GaSb晶体中离子径迹的形成、非晶化和孔隙的形成随能量密度和辐照角度的变化。RBS/C和SAXS显示离子轨道半径在3 nm和5 nm之间。所观察到的孔的形态和饱和膨胀的GaSb薄膜显示出很强的照射角度依赖性。拉曼光谱和扫描电子显微镜表明，离子轨道作为一个来源的应变在材料中，导致宏观塑性流动在高能量密度和正常的照射。结果与玻璃的离子锤击模型一致。此外，广角X-射线散射揭示了形成纳米微晶内，否则无定形GaSb后发病的孔隙率。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-temperature threshold of damage of SiC by swift heavy ions
该研究通过结合蒙特卡洛代码TREKIS-3与分子动力学模拟，发现SiC在快重离子辐照下存在约1800 K的损伤阈值，超过该温度会形成纳米损伤核心与空洞链，低于则完全再结晶。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
A Neuroevolution Potential for Gallium Oxide: Accurate and Efficient Modeling of Polymorphism and Swift Heavy-Ion Irradiation
Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Lanzhou University（兰州大学）
本文提出了一种基于神经进化势（NEP）框架结合能量依赖加权策略的机器学习互原子势（MLIP），用于准确高效建模镓氧化物的多形性和快速重离子辐照行为，该势在精度和计算效率上优于现有最先进的tabGAP势，并通过物理过程导向的采样策略提升MLIP性能。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Structural manipulation of the graphene/metal-interface with Ar+ irradiation
受控缺陷的产生是详细研究材料中无序效应的先决条件。在这里，我们用低能Ar+照射石墨烯/Ir（111）-界面来研究诱导的结构变化。结合计算机模拟和扫描探针显微镜，我们表明，所产生的无序主要体现在形式的插入金属吸附原子和空位型缺陷的石墨烯。在较高的辐照能量（从1 keV以上）下，一个突出的特征是形成线状凹陷，它由界面内离子通道产生的连续石墨烯缺陷组成-就像石头在水面上跳跃一样。较低的能量导致更简单的缺陷，低至100 eV，其中每三个缺陷中有一个以上是石墨烯单空位。
2013-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced radiation tolerance of YSZ at high temperature against swift heavy ions: key role of interplay between material microstructure and irradiation temperature
在室温和1000 K下，用80 MeV的Ag $^{6+}$离子辐照不同晶粒尺寸的YSZ颗粒，研究了晶粒尺寸/材料微观结构和辐照温度对高电子能量损失（S $_e$）辐照耐受性的影响。X射线衍射和拉曼光谱测量表明，无论照射温度，纳米晶体样品遭受更多的损害相比，散装样的样品。在1000 K下辐照的所有样品都观察到辐照损伤的减少，即辐射耐受性的改善。然而，减少的损害，是显着更高的两个纳米晶体样品相比，散装样的样品，因此，散装样和纳米晶体样品之间的损害的差异也显着低于在1000 K比在室温下。因此，发现对S $_e$的辐照损伤严重依赖于辐照温度和微晶尺寸之间的相互作用。这些结果的解释与详细的理论计算/模拟的基础上的“非弹性热尖峰”模型的帮助下，通过考虑到电子-声子耦合因子和晶格热导率（因此对所得的热尖峰）的微晶尺寸和环境（照射）温度的综合影响。我们的研究结果是至关重要的，从根本上理解的大小和温度依赖的辐射损伤对S $_e$的角度来看，也为一些应用程序，在各种辐射环境中，纳米材料正在设想使用。
2018-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of the graphene surface potential by ion irradiation
我们表明，剥离的单层石墨烯的功函数可以修改快速（E_{kin} =92 MeV）的重离子的入射掠射角下的照射。在离子冲击时，在SiC上的石墨烯中产生单独的表面轨迹。由于在这个能量范围内，离子的能量沉积非常局部化，因此结构改变的表面积被限制在每个径迹约0.01 mum^2。开尔文探针力显微镜显示，这些表面轨道由电子改性材料组成，并且几个轨道足以使整个单层薄片的表面电位偏移~ 400 meV。因此，照射将最初的n掺杂石墨烯转变为具有8.5 × 10^{12}个孔/cm ^2的孔密度的p掺杂石墨烯。这种掺杂效应甚至在将辐照样品加热到500°C之后仍然存在。因此，这种电荷转移不是由于吸附物，而是必须归因于注入的原子。本文提出的方法为有效控制石墨烯的载流子浓度开辟了一条新途径。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Ion-matter interaction: the three dimensional version of the thermal spike model. Application to nanoparticle irradiation with swift heavy ions
在快速重离子-物质相互作用的框架下，热尖峰在近二十年来已经证明了它的价值。本文论述了由于所涉及的材料，即纳米材料，如多层系统或复合膜组成的纳米圆柱体或纳米球嵌入在矩阵中的计算的必要的细化。热峰模型的三维计算首次应用于包含嵌入在二氧化硅基质中的球形纳米颗粒的层中。在靶的每个点（x，y，z）处计算的温度分布，时间长达$10^{-10}$ s，允许对在用具有几MeV/μ m. a的能量的快速重离子照射下的颗粒形状变化的可能解释。与应用于圆柱形金纳米颗粒的前2D版本的代码进行的比较证实了当前3D版本的有效性。
2011-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Degradiation of $β$-Ga$_2$O$_3$ Schottky barrier diode under swift heavy ion irradiation
研究了快重离子（2096 MeV Ta离子）辐照$β$ -Ga $_2$ O $_3$肖特基势垒二极管（SBD）器件的电学特性和微结构。结果表明，$β$ $_2$ O $_3$ SBD器件辐照后，器件的导通电压Von、导通电阻Ron、理想因子n和反向漏电流密度Jr均发生了可靠性下降。此外，漂移层的载流子浓度显著降低，并且计算的载流子去除率为5*106 - 1.3*107 cm-1。在整个$β$ O $_3$基质中目视观察到由快速重离子诱导的潜在径迹。此外，晶体结构的轨道是完全非晶化。Ta离子轰击引起的潜径迹是导致载流子迁移率和载流子浓度下降的原因。最终，这些缺陷导致器件的电特性劣化。通过比较载流子去除率，$β$ $_2$ O $_3$ SBD器件比SiC和GAN器件对快重离子辐照更敏感。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unzipping graphene: Extendend defects by ion irradiation
石墨烯未来的许多应用都需要在其完美的晶格中可控地引入缺陷。高能离子提供了一种实现这一具有挑战性的目标的方法。具有100 MeV范围内的动能的单个重离子将在电介质上产生纳米尺寸的缺陷，但通常不在晶体金属表面上产生。在金属中，离子诱导的电子激发在能量转移到晶格原子之前被传导电子有效地耗散。因此，除了点缺陷的产生之外，石墨烯预计不会是辐射敏感的。在这里，我们表明，介电基板上的石墨烯维持重大修改，如果在倾斜角度下照射。由于石墨烯层中的缺陷产生和衬底中的小丘产生的组合，石墨烯沿着离子轨道分裂和折叠，产生双层纳米带。我们的研究结果表明，石墨烯器件的辐射硬度是值得怀疑的，但也开辟了一种新的方式，以可控的方式引入扩展的低维缺陷。
2010-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the implantation of low energy boron and nitrogen ions into graphene
结合经典的分子动力学模拟和密度泛函理论总能量计算，研究了低能离子辐照下B/N原子掺杂石墨烯的可能性。我们的模拟表明，最佳的辐照能量为50 eV，N的取代概率为55%，B的取代概率为40%。我们进一步估计了在B/N离子辐照下出现不同缺陷组态的概率。我们分析了负责缺陷生产的过程，并报告了一个有效的快速的化学溅射机制，N照射在低能量（~125 eV），导致生产的单空位。我们的研究结果表明，离子辐照是一种很有前途的方法，用于创建混合C-B/N结构的未来应用领域的纳米电子学。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Influence of swift heavy ion irradiation on structure and morphology of La0.25Pr0.375Ca0.375MnO3 perovskite film
本文利用 XRD 与 AFM 研究不同注量 Ag15+ 快重离子辐照对 LPCMO 外延薄膜的影响，发现其诱导面外拉伸应力、增大晶粒尺度并使分形行为消失。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and atomic kinetics in solids irradiated with free-electron lasers or swift-heavy ions
本文讨论了飞秒X射线自由电子激光脉冲和快重离子辐照下固体中的瞬态过程。这两种辐射都能在极短的时间尺度内在靶中产生高度激发的电子。多余的电子能量转移到晶格中可能导致可观察到的目标修改，例如相变和损伤形成。比较讨论了自由电子激光和SHI辐照下材料激发和弛豫的瞬态动力学。在这两种情况下的电子和原子的弛豫相同的起源被证明。这些动力学的差异所引入的几何效应（μ m大小的激光光斑与nm大小的离子轨道）和初始照射（光吸收与离子碰撞）进行了分析。讨论了电子输运和电子-晶格耦合的基本机制。适当的模型和它们的局限性。本文讨论了在自由电子激光和SHI辐照下材料发生热熔化和非热熔化的可能性。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ion Irradiation of Nanocrystalline Graphene on Quartz and Sapphire
研究了Ga+离子辐照和高温退火对石英和蓝宝石衬底上直接生长纳米石墨烯的影响。它示出，纳米晶石墨烯站在相当高剂量的离子辐照（高达3e 14 cm-2的5至50 keV的Ga+离子），而不降低电导。在较高剂量下，纳米晶石墨烯迅速失去其电导，并且在超过2 e15 cm-2的剂量下变得实际上绝缘。在真空中退火恢复被照射的纳米晶石墨烯的电导，并且如果照射没有超过3e 15 cm-2的剂量，则该恢复可以完成。在接近1 e16 cm-2的高剂量下的离子辐照导致几层石墨烯的完全离子溅射。除了辐照诱导的电导降低和温度诱导的电导恢复之外，离子辐照的另外两个效应是增强石墨烯与衬底的粘附性和增加衬底的成核能力以用于直接沉积石墨烯。对于50 keV的Ga+离子，在超过2 e14 cm-2的辐照剂量下观察到粘附的增强。在宽剂量范围内观察到促进的石墨烯成核。结果表明，上述效应可用于开发石墨烯在绝缘衬底上的图案化方法和石墨烯的压印光刻方法。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cutting and controlled modification of graphene with ion beams
使用原子计算机模拟，我们研究了如何离子辐照可以用来改变石墨烯单层的形态，通过引入特定类型的缺陷，并切割石墨烯片。基于我们的分析势分子动力学模拟的结果，一个动力学的Monte Carlo代码的开发用于模拟在宏观时间尺度下的辐照下的石墨烯单层的形态变化。研究了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Ga等离子体在入射角0 \circ ~ 88 \circ范围内的碰撞效应。我们的研究结果提供了微观的洞察石墨烯离子辐照的响应，并可以直接用于优化石墨烯切割和图案与聚焦离子束。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Ion irradiation tolerance of graphene as studied by atomistic simulations
由于石墨烯对气体分子是不可渗透的，同时对高能离子是透明的，因此已建议将其作为用于将高真空离子束系统与保持在环境条件下的靶分离的窗口材料。然而，石墨烯膜中的辐射诱导损伤的积累可能导致其机械失效。使用原子模拟，我们表明，即使在高空位浓度的辐照石墨烯没有显示出这种不稳定的迹象，表明石墨烯窗口的相当大的鲁棒性。我们进一步表明，在石墨烯的辐射损伤的上限和下限的估计可以使用一个简单的模型。
2012-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of 1/f Noise in Graphene after Electron-Beam Irradiation
我们研究了电子束辐照对石墨烯器件中低频1/f噪声水平的影响。发现石墨烯中的1/f噪声揭示了一种异常特性-它随着辐照引起的缺陷浓度的增加而降低。用显微拉曼光谱验证了在辐照下石墨烯中结构无序的增加量。用20 keV电子轰击石墨烯器件，在辐射剂量为104 micro-C/cm^2时，噪声谱密度S（I）/I^2（I是源漏电流）降低了一个数量级。我们的理论考虑表明，如果石墨烯中的1/f噪声机制与电子迁移率波动有关，则可以更容易地解释辐照后观察到的噪声降低。所得结果对于石墨烯在模拟、混合信号和射频系统、集成电路互连和传感器中的应用具有重要意义。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Instability of two dimensional graphene: Breaking sp2 bonds with soft X-rays
我们研究了各种石墨烯样品在软X射线辐照下的稳定性。我们的研究结果表明，在单层剥离的石墨烯（更接近于二维材料），在X射线照射下，平面内的碳-碳键是不稳定的，导致纳米晶结构。随着沿着第三维的相互作用通过增加石墨烯层的数量或通过与衬底（外延石墨烯）的相互作用而增加，X射线照射的影响减小，并且最终对于石墨和外延石墨烯变得可以忽略不计。我们的研究结果证明了沿第三维的相互作用在稳定长距离面内碳-碳键中的重要性，并提出了使用X射线在剥离的石墨烯中图案化石墨烯纳米结构的可能性。
2009-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium dynamics of electron emission from cold and hot graphene under proton irradiation
本研究结合第一性原理实时电子动力学与实验，揭示质子辐照冷、热石墨烯的二次电子非平衡发射机制，验证约1.5飞秒脉冲时长及动能谱预测方法，并区分晶格与电子温度的作用。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Electron cascades and secondary electron emission in graphene under energetic ion irradiation
高能离子穿过诸如石墨烯的二维材料产生强电子激发。被激发到高于功函数的能态的电子可以引起次级电子发射，从而减少在离子撞击之后保留在石墨烯上的能量的量。电子可以被发射（动能转移）或被通过的离子捕获（势能转移）。为了阐明这种行为是不存在的三维材料中，我们模拟的电子动力学在石墨烯在第一飞秒离子撞击后。我们采用两种概念上不同的计算方法：基于蒙特卡罗（MC）的，其中电子被视为经典粒子，和时间相关的密度泛函理论（TDDFT），其中电子被描述的量子力学。我们观察到，电子发射的线性依赖于沉积的能量，出现从MC模拟，成为次线性和更接近TDDFT值时，考虑到通过互补的粒子在细胞中的模拟发射的电子与石墨烯的静电相互作用。我们的TDDFT模拟结果表明，电子捕获的概率随着离子速度的增加迅速下降，而次级电子发射占主导地位，在高速政权。我们估计，这些过程将沉积在石墨烯层中的能量减少了15%到65%，这取决于离子及其速度。这一发现清楚地表明，电子发射必须考虑在离子辐照下的二维材料的损伤产生时建模。
2020-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Effects of swift heavy ions irradiation parameters on optical properties of muscovite mica
在HIRFL中，用Sn、Bi、Nd等快重离子辐照了25 μm厚的白云母片。注量范围为1 $\times$ 10^{10}离子/cm ^2至8 $\times$ 10^{11}离子/cm ^2。电子能量损失（dE/dx）e从14.7keV/nm增加到31.2keV/nm。利用紫外-可见光谱分析了辐照前后云母的带隙和Urbach能.随着（dE/dx）_e的增大，由干涉现象引起的吸收光谱中长波长的周期性条纹受到干扰。这表明云母的四面体-四面体-四面体（TOT）层之间的化学键被破坏。因此，辐照后光滑表面裂开。随着（dE/dx）_e和注量的增加，带隙变窄。随着（dE/dx）_e和注量的增加，Urbach能量值逐渐增加。结果表明，随着（dE/dx）_e和辐照剂量的增加，云母中的缺陷数量和非晶结构比例增加。能量密度对云母的光学性质有着非常重要的影响。
2014-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Non-invasive transmission electron microscopy of vacancy defects in graphene produced by ion irradiation
用高能离子辐照已被广泛建议作为工程化石墨烯性质的工具。实验表明，它确实对它的输运、磁性和机械特性有很大的影响。然而，使用离子辐照作为工程工具需要对所产生的缺陷的类型和详细特性的理解，这仍然是缺乏的，因为使用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）-唯一允许直接成像原子级缺陷的技术-经常在成像期间修改甚至产生缺陷，从而使得不可能确定固有的原子结构。在这里，我们表明，将所研究的石墨烯样品封装在另外两个（保护性）石墨烯片之间允许非侵入性HRTEM成像和原子级缺陷的可靠识别。使用这种简单的技术，我们证明了质子辐照石墨烯产生重建的单空位，这解释了这种缺陷对磁性和输运性质的深刻影响。这一发现解决了离子辐照对石墨烯电子结构影响的现有不确定性。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of Graphene Properties due to Electron-Beam Irradiation
作者报告了由低能量和中等能量电子束照射（5和20 keV）引起的单层和双层石墨烯晶格的变化的显微拉曼研究。结果发现，辐射曝光导致在1345 1/cm附近的强无序D带的出现，指示对晶格的损伤。随着辐射剂量的增加，D和G峰的演化遵循非晶化轨迹，这表明石墨烯转变为纳米晶，然后转变为非晶形式。这些结果对石墨烯的表征和器件的制造具有重要的意义，这依赖于电子显微镜和聚焦离子束处理。
2008-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Xe Irradiation of Graphene on Ir(111): From Trapping to Blistering
使用X射线光电子能谱学，热脱附光谱，和扫描隧道显微镜，我们表明，在keV的Ir（111）上的石墨烯的照射后，Ir原子被捕获在石墨烯。在退火时，石墨烯的聚集导致石墨烯凸起和气泡。有效的捕获是一种意想不到的和显著的现象，考虑到不存在Ir和石墨烯的化学结合，完美的石墨烯层与Ir（111）的弱相互作用，以及由于辐射对石墨烯的实质性损害。通过结合分子动力学模拟和密度泛函理论计算，我们揭示了捕获的机制。我们描述了在石墨烯生长过程中避免气泡形成的方法，并且还展示了如何使用离子注入来有意地产生气泡而不对石墨烯层造成损坏。我们的方法可以提供一种途径，以合成新材料在基板-二维材料界面或使限制反应在高压和高温下。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Response of graphene to femtosecond high-intensity laser irradiation
我们研究了石墨烯对高强度10^11-10^12 Wcm^-2、50飞秒激光脉冲激发的响应。我们确定石墨烯具有相当高的（~3 \times 10^12 Wcm ^-2）单次损伤阈值。超过这个阈值，一个单一的激光脉冲干净地烧蚀石墨烯，留下微观定义的边缘。低于该阈值时，我们观察到激光诱导的缺陷形成，导致多次曝光后晶格退化。我们通过原位拉曼显微镜确定晶格修饰过程。测定了CVD石墨烯在飞秒近红外辐射下的有效寿命及其与激光强度的关系。这些结果也定义了石墨烯在飞秒高强度区域的非线性应用的限制。
2011-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photo-oxidation of Graphene in the Presence of Water
发现氧分子在水存在下在强光照射下与石墨烯表现出不可忽略的反应性。该反应是由激光拉曼光谱测量本身触发的，而D波段（约1000 nm）是由激光拉曼光谱测量本身触发的。1340 cm-1）随着激光照射时间的延长而变大。石墨烯衍生物的电子输运性质也进行了研究，发现电子和空穴迁移率都降低。这些结果归因于石墨烯的氧化。这种原始的修饰方法可以用来操纵石墨烯的结构和电子性质。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Role of Carrier Concentration in Swift Heavy Ion Irradiation Induced Surface Modifications
采用化学喷雾热分解法制备了高导电$SnO_{2}$薄膜。将一组刚沉积的膜在空气中在850 $^{o}$ C下退火2小时。使用能量为120 MeV的$Au^{9+}$离子以范围从$1\times10^{11}$到$3\times10^{13}$ $ions/cm^{2}$的不同注量照射这些沉积和退火的膜。电性能测试表明，沉积态$SnO_{2}$薄膜处于导电状态，n = $3.164 \times 10^{20}$ $cm^{-3}$，退火态$SnO_{2}$薄膜处于绝缘状态。非晶化的潜在径迹仅在$S_{e}$的特定阈值以上产生，该阈值直接取决于自由电子浓度（n）。120 MeV $Au^{9+}$离子在$SnO_{2}$中的电子能量损失（$S_{e}$）大于退火$SnO_{2}$薄膜中潜径迹形成所需的阈值能量损失（$S_{eth}$），但小于沉积态$SnO_{2}$薄膜所需的$S_{eth}$。因此，在退火的$SnO_{2}$膜中而不是在沉积态的$SnO_{2}$膜中形成潜迹。采用热峰模型计算了熔化区的阈值能量损失和熔化区半径。结合离子的能量弛豫过程和靶的导电性，简要讨论了结构变化和表面微结构演变的可能机制。原子力显微镜（AFM）研究表明，薄膜的辐照形貌与靶材料的载流子浓度有关。
2016-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled ultraviolet photo-etching of graphene edges
研究了正负栅电场作用下石墨烯在紫外光照射下的化学反应性。当施加负栅极电压时，石墨烯边缘被选择性地蚀刻，而对于正栅极电压，反应性被显著抑制。氧吸附到石墨烯上受到在先前的电测量期间实现的最终状态的费米能级的显著影响。在负到正栅极扫描之后的UV照射导致主要的氧解吸，而在相反方向上的栅极扫描之后的UV照射导致石墨烯边缘的蚀刻。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced valley polarization of graphene on hBN under circularly polarized light irradiation
石墨烯/hBN（G/hBN）由于两种材料之间的晶格失配而具有长周期莫尔结构。莫尔超结构产生的长周期势对系统的电子性质产生调制作用。本文对G/hBN在圆偏振光照射下的电导率进行了数值计算。在G/hBN中缺乏空间反转对称性导致谷极化。当两种材料之间的扭转角在非掺杂情况下接近于零时，谷偏振在红外和太赫兹区域变得最明显，而空穴掺杂情况下，谷偏振对扭转角不敏感。这些结果将有助于设计谷电子器件使用G/hBN。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectra and electron-phonon coupling in disordered graphene with gate-tunable doping
我们报告了石墨烯场效应晶体管（GFET）的拉曼光谱研究，通过暴露于电子束照射，在石墨烯中引入了受控量的缺陷。拉曼光谱在T = 8 K时在背栅电压（Vg）的范围内对于各种照射剂量（Re）进行。我们研究的拉曼光谱中的影响，由于Vg诱导的掺杂和人为创造的障碍，在不同的Re。在中度无序（照射）的情况下，相对于石墨烯载流子密度（nFE）的拉曼G峰在电荷中性点（CNP）附近表现出峰频率的最小值和峰宽度的最大值。这些趋势类似于在原始石墨烯上的先前工作中所看到的那些，并且已经归因于随着费米能级远离CNP移动，电子-声子耦合强度（D）的降低和Kohn异常的去除。我们还观察到在I2 D/IG中的最大值和在CNP附近的ID/IG中的弱最大值。所有观察到的拉曼参数对nFE的依赖性减弱在较强的无序（较高的Re），这意味着无序导致D的减少以及。我们的研究结果对于理解掺杂和无序石墨烯的拉曼光谱和电子-声子物理是有价值的。
2014-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Competing dynamics of single phosphorus dopant in graphene with electron irradiation
材料的原子级结构变化很重要，但研究起来很有挑战性。在这里，我们展示了使用扫描透射电子显微镜（STEM）在石墨烯中操纵磷掺杂剂原子的动力学和可能性。通过第一性原理计算，探讨了各种工艺的机理，并与其它掺杂剂的机理进行了比较。这项工作为设计更精确和优化的原子工程协议铺平了道路。
2018-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Selective-area van der Waals epitaxy of h-BN/graphene heterostructures via He$^{+}$ irradiation-induced defect-engineering in 2D substrates
将二维（2D）材料组合成异质结构使得能够形成具有设计特性的原子级薄器件。为了实现高密度、自下而上的集成，通过范德华外延（vdWE）生长这些2D异质结构是目前主要采用的机械转移的有吸引力的替代方案，机械转移在缩放和再现性方面仍然存在问题。然而，控制核形成的位置仍然是vdWE中的关键挑战。在这里，我们使用聚焦的He离子束在石墨烯衬底中确定性地放置缺陷，其作为绝缘的2D六方氮化硼（h-BN）的生长的优先成核位点。我们展示了一个无掩模，选择性区域VDWE（SAVDWE），其中成核率和晶体质量的h-BN的控制用于缺陷形成的离子束参数。此外，我们表明，通过SAvdWE生长的h-BN具有电子隧穿特性相媲美的机械转移层，从而奠定了可靠的，高密度的阵列制造的二维异质结构的器件集成通过缺陷工程在二维衬底的基础。
2020-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Graphene defect formation by extreme ultraviolet generated photoelectrons
我们研究了极紫外光（EUV）照射下光电子对石墨烯缺陷形成的影响。假设这些低能量电子的主要作用，我们已经模拟了使用低能量初级电子的过程。石墨烯被能量低于80 eV的电子束照射。在电子束照射后，发现拉曼光谱中出现D峰I（D），表明石墨烯中形成缺陷。I（D）/I（G）的演变遵循非晶化轨迹，随着辐照剂量的增加，表明石墨烯经历了从微晶到纳米晶，然后进一步到非晶碳的转变。此外，用增加的水分压照射石墨烯不会显著改变拉曼光谱，这表明，在极低的能量范围内，电子束诱导的残留水和石墨烯之间的化学反应不是驱动石墨烯中缺陷形成的主要机制。用EUV辐射照射部分悬浮在孔上的单层石墨烯。通过与电子束辐照的拉曼光谱结果的比较，得出了辐照过程中光电子，特别是来自价带的光电子对石墨烯中缺陷的形成有贡献的结论。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low-energy electron-irradiation effect on transport properties of graphene field effect transistor
我们研究了低能量电子束照射到10 keV的石墨烯基场效应晶体管的影响。我们制造金属双层电极以接触$_2$上的单层和双层石墨烯薄片，获得比接触电阻率$ρ_c \simeq 19 kΩμm^2$和高达4000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的载流子迁移率。通过使用高掺杂的p-Si/SiO $_2$衬底作为背栅，我们分析了器件的输运特性以及对压力和电子轰击的依赖性。我们表明，低能量照射是有害的晶体管电流能力，导致接触电阻的增加和载流子迁移率的减少，即使在电子剂量低至30 $e^-/nm^2$。我们还表明，经过几次重复的电气测量后，被照射的设备恢复到原始状态。
2016-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled fabrication of freestanding monolayer SiC by electron irradiation
本文提出通过在STEM中调节电子束能量和原位加热温度，在石墨烯纳米孔内受控制备自支撑单层SiC的新策略，所得材料具有宽直接带隙，并揭示了其由键旋转和原子挤出驱动的逐原子自组装机制。
2024-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Nanoscale Surface Damage Dynamics in Swift Heavy Ion Irradiated Gallium Nitride
School of Nuclear Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学核科学与技术学院）；Academy of Chips Technology, China Electronics Technology Group Corporation（中国电子科技集团公司芯片技术研究院）；National Key Laboratory of Integrated Circuits and Microsystems（集成电路与微系统国家重点实验室）；National Key Laboratory for High Energy Pulsed Power（高能量脉冲功率国家重点实验室）
研究通过探究小丘形成原子机制揭示氮化镓纳米级表面损伤动力学，确定不同辐照下小丘形态，发现富Ga小丘伴随纳米域及与位错的关联，还表明温度影响小丘尺寸及高温下液态镓特性促进纳米通道形成。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Structural Response of Nine-Atom-Wide Armchair Graphene Nanoribbon Transistors to Gamma Irradiation
University of Arizona（亚利桑那大学）
研究九原子宽度的armchair石墨烯纳米带在伽马辐射下的电学和结构响应，发现其电子性能显著退化，可能归因于载流子安德森局域化。
2026-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Operability timescale of defect-engineered graphene
本文通过实验和分子动力学模拟研究了低能电子辐照在石墨烯中产生缺陷的时间演化，发现缺陷在最初10小时保持最高密度，一个月后重构至稳定状态，为富缺陷石墨烯器件的可操作时间尺度及其在纳米电子学、传感和储能中的应用提供了依据。
2023-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Combined experimental and computational study of the recrystallization process induced by electronic interactions of swift heavy ions with silicon carbide crystals"
Debelle等人最近的一篇论文[Phys.Rev.B86，100102（R）（2012）]报道了快速重离子在预损伤碳化硅晶体中诱导的重结晶过程的实验和计算研究。在这项研究中，作者试图通过分子动力学模拟模拟低能离子辐照SiC引起的损伤产生和随后的快速重离子辐照产生的再结晶效应。在这里，我们表明，由作者进行的模拟是远远不现实的，不能重现，甚至定性，实验结果。事实上，在他们的损伤产生的模拟中，非晶化是在每个靶原子的沉积能量（$\sim$ 5.4 eV/atom）的量下达到的，该量比在先前的实验和计算研究中发现的少近5倍，而对于再结晶过程的模拟，每个入射离子的再结晶速率比实验值高约40倍。由于这些极其巨大的差异，这些分子动力学计算是完全错误的，作者不能声称他们发现了“实验和模拟之间非常好的一致性”，以及“回收过程明确地被热尖峰现象所解释”。此外，没有提到最近由一些作者发表的非常相似的实验研究，但对于完全非晶SiC的情况，结果却完全不同。
2014-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Swift Heavy Ion Induced Modification Studies of C60 Thin Films
研究了Si和石英衬底上C60薄膜样品在不同注量下经110 MeV Ni离子辐照后的改性。使用拉曼光谱，电导率和光学吸收光谱的原始和辐照样品进行了研究。拉曼数据和带隙测量表明，在低能量密度下的快速离子导致涉及多个分子单元如二聚体或聚合物的形成。高通量照射导致亚分子的形成和无定形半导体碳，表明富勒烯分子的整体损伤。这些亚分子单元已被鉴定为具有纳米晶金刚石和纳米晶石墨样结构。
2002-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructuring Graphene by Dense Electronic Excitation
制造定制石墨烯纳米结构的能力是充分利用其巨大技术潜力的关键因素。我们研究了快速重离子诱导折叠在石墨烯中产生的纳米结构。对于我们的实验，单层的石墨烯剥离各种基板和独立的石墨烯已被照射和原子力和高分辨率透射电子显微镜以及拉曼光谱分析。我们表明，密集的电子激发后的穿越离子产生特征的纳米结构，其中每一个可以通过选择适当的照射条件制造。这些纳米结构包括独特的形态，例如具有给定手性的封闭双层边缘或支撑的以及独立的石墨烯内的纳米孔。纳米孔的长度和取向以及因此相关联的闭合双层边缘的长度和取向可以简单地通过入射离子束的方向来控制。在独立式石墨烯中，快速重离子辐照诱导极小的开口，从而提供了以受控方式包覆石墨烯膜的可能性。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci
In-situ Raman study of laser-induced graphene oxidation
本文利用原位拉曼光谱研究单层石墨烯的激光诱导氧化，揭示其分为热致拉伸应变和氧结合p型掺杂两个阶段，并证明可通过光学方法实现亚微米图案化。
2015-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Damage in graphene due to electronic excitation induced by highly charged ions
石墨烯预期对电离粒子辐射相当不敏感。我们证明，单层剥离的石墨烯维持与缓慢的高电荷离子的照射显着的损害。我们研究了不同电荷态（q = 28-42）、动能E_kin = 150-450 keV的高电荷态离子辐照石墨烯后的离子感生变化。原子力显微镜图像显示，离子诱导的缺陷是不是地形的性质，但有关的摩擦的显着变化。为了产生这些缺陷，需要最小电荷状态。除了这种阈值行为，所需的最小电荷状态以及缺陷直径显示出强烈的依赖于弹丸的动能。从缺陷直径对弹丸速度的线性依赖性，我们推断，电子激发所引发的入射离子在表面上的阶段发挥主导作用，这种意想不到的缺陷在石墨烯中的创建。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci
