Fundamental Phenomena and Applications of Swift Heavy Ion Irradiations
本文综述了高能离子在电子能量损失机制下产生的损伤结构的特性和特征。快速重离子（SHI）的辐照实验在许多不同的领域都有应用，例如离子跟踪纳米技术，功能材料的辐射硬度分析和宇宙辐射的实验室测试。SHI-固体相互作用的基础知识，特别注意在电子子系统中的过程进行了描述。各种材料和材料类别的广泛的损伤现象的例子，以及典型的表征技术的描述。审查还提出了国家的最先进的建模工作，试图占电子和原子子系统的耦合过程的复杂性。最后，讨论了SHI现象与核燃料中裂变碎片引起的效应的相关性，以及如何将这一知识应用于更好地估计核材料的损害风险。
2020-01-11 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
SHIPS: A new setup for the investigation of swift heavy ion induced particle emission and surface modifications
用动能> 10 MeV的快离子照射导致沿其轨迹沉积大量能量（高达几十keV/nm）。能量主要转移到电子子系统，并诱导不同的次级激发过程，导致显着的材料改性。本文将描述一种研究这些离子对表面诱导效应的新装置。该装置结合了一个可变的照射室与不同的表面表征技术，如扫描探针显微镜，飞行时间二次离子和中性质谱，以及在超高真空条件下的低能电子衍射，并安装在光束线的通用直线加速器（UNILAC）的GSI设施在德国达姆施塔特。在这里，样品可以用总动能高达几个GeV的高能离子在不同的入射角下照射。我们的设备能够制备和原位分析从金属到绝缘体的不同类型的样品系统。飞行时间二次离子质谱使我们能够研究表面的化学成分，而扫描探针显微镜允许详细查看样品表面的局部电气和形态条件，直至原子尺度。与新的设置粒子发射在照射过程中，以及照射后的表面的持久性修改，从而可以研究。我们提出的第一个数据获得的新的设置，包括一个新的测量协议的飞行时间质谱与GSI UNILAC加速器。
2015-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
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
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
Phase separation in ion-irradiated compound semiconductors: an alternate route to ordered nano-structures
近年来，在正入射离子辐照下，在二元或杂质掺杂的目标上观察到高度有序的自组织纳米结构的六边形阵列，这一现象引起了人们的兴趣，这是一种高通量、低成本制造纳米器件或纳米结构涂层的潜在途径。这些结构目前突出的解释是由布拉德利和希普曼发现的离子侵蚀驱动的形态不稳定性，然而，最近通过分子动力学模拟的参数估计表明，这种侵蚀不稳定性可能不是积极的代表性镓锑系统中首次观察到的六方结构。实验和数值证据表明，在离子辐照的化合物相分离的可能的重要性，我们在这里概括的布拉德利-希普曼理论，包括离子辅助相分离的效果。由此产生的系统承认一个化学驱动的有限波长的不稳定性，可以解释所观察到的图案的顺序，即使当侵蚀布拉德利-希普曼不稳定性，并在相关的简化限制，提供了一个直观的不稳定性标准，同意定性与实验观察图案波长。最后，我们确定了一个特征实验签名，区分化学和形态不稳定性，并强调需要具体的额外实验数据的GaSb系统。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
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
Observation of a Universal Aggregation Mechanism and a Possible Phase Transition in Au Sputtered by Swift Heavy Ions
在快重离子辐照下，从嵌入的Au纳米颗粒溅射出的Au团簇中发现了两个表征$n$原子簇尺寸分布的指数，即$Y(n)\sim n^{-δ}$.对于尺寸小于12.5 nm的小团簇，发现$δ$为3/2，这可以合理化为从具有尺寸无关聚集的稳态聚集过程发生。对于较大的集群，$δ$的值为7/2，这可能来自一个动态过渡到另一个稳定状态，聚集和蒸发速率是大小依赖。在目前的情况下，所观察到的衰变指数不支持发生热力学液-气类型相变的任何可能性，导致团簇形成。
2009-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Substrate-dependent pore formation in molybdenum disulfide monolayers under ion irradiation
Faculty of Physics, University Vienna（维也纳大学物理学院）；CIMAP-GANIL, CEA-CNRS-ENSICAEN-UCN
研究通过离子辐照不同基底上的单层MoS₂，发现基底类型显著影响孔形成效率和尺寸，SiO₂基底产生最大孔，而金基底抑制孔形成。
2026-03-25 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
Direct formation of nitrogen-vacancy centers in nitrogen doped diamond along the trajectories of swift heavy ions
本文报道了用深度分辨光致发光法测量了在生长过程中掺氮100 ppm的Ib型合成单晶金刚石中沿快重离子（SHIs）径迹形成的氮空位（NV $^-$）中心。光谱分析表明，NV $^-$中心优先形成的区域内，其中电子停止过程占主导地位，而不是在离子范围的末端，其中弹性碰撞导致形成的空位和缺陷。热退火进一步增加NV收益率照射后，优先在高空位密度的区域与SHI。沿着单个快速重离子的轨道形成的NV中心可以用提升技术分离，用于在准一维寄存器中探索色心量子位，其平均量子位间距为几纳米，沿着10至30微米长的渗滤链每微米约100个色心。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph quant-ph
Anisotropic Core-Shell Swift Heavy Ion Tracks in beta-Ga2O3
School of Nuclear Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学核科学与技术学院）；Materials Science and Environmental Engineering Unit, Tampere University（坦佩雷大学材料科学与环境工程单元）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；Department of Nuclear Physics, China Institute of Atomic Energy（中国原子能科学研究院核物理系）；Department of Physics and Helsinki Institute of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系与赫尔辛基物理研究所）；The Hong Kong Microelectronics Research and（香港微电子研究）
本研究通过多尺度原子模拟，揭示了β-Ga2O3中快重离子辐照诱导的核壳结构径迹形成机制及各向异性恢复动力学。
2026-06-02 cond-mat.mtrl-sci
On the threshold of ion track formation in CaF2
关于CaF 2中快速重离子径迹形成的机制一直存在争议。本研究的目的是阐明这一重要课题，使用一系列免费的实验技术。离子轨道形成的阈值低于3千电子伏/纳米的证据是由透射电子显微镜和卢瑟福背散射光谱的通道模式，其具有直接后果的模型描述的CaF 2的快速重离子辐照的响应的有效性提供。TEM和RBS/C分析的进展为更好地理解离子径迹的形成铺平了道路。
2016-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Radiation resistance of fine-grained ceramics Y2.5Nd0.5Al5O12 under Xe-ions irradiation
本文用 SPS 制备高致密细晶 YAG:Nd 陶瓷，并利用 146 MeV Xe 离子揭示其梯度缺陷、非晶化临界注量及显微硬度演化。
2023-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculation of electronic stopping power along glancing swift heavy ion tracks in perovskites
在最近的实验中，在掠射入射下用快速重离子照射钙钛矿型绝缘体已被证明提供了一种独特的方法来在表面产生周期性排列的纳米点。这些图案的物理起源已被认为是源于本体内的高度各向异性的电子密度分布。为了显示目标的电子密度分布的相关性，我们提出了一个模型计算的系统的半导体$^{+23}$ $\to$ SrTiO $_{3}$是已知的产生上述表面改性。在Lindhard电子阻止模型的基础上，我们采用高分辨的\emph{ab-initio}电子密度数据来描述动能沿离子径迹向激发能的转化。初级粒子动力学是通过积分牛顿运动方程得到的，该运动方程由源于林哈德停止的空间和时间相关的摩擦力控制。沿离子轨道的局部电子阻止本领的分析揭示了一个明显的周期性结构。周期性长度强烈变化的特定选择的极角的入射，并直接相关的实验观察到的周期性纳米点在绝缘体表面的形成。
2008-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermal recovery of colour centres induced in cubic yttria-stabilized zirconia by charged particle irradiations
我们用电子顺磁共振研究了快电子和重离子辐照立方氧化钇稳定氧化锆引起的色心热退火。用1或2 MeV电子和200 MeV 127 I或200 MeV 197 Au离子辐照单晶。电子束和离子束产生相同的色心：即i）类F+色心，ii）所谓的T-色心（在三角形氧局部环境中的Zr 3+），以及iii）空穴中心。等时退火温度高达973 K。在不同温度下对用2-MeV电子辐照的样品进行等温退火。顺磁中心的稳定性增加与注量和TCR处理在1373 K真空下照射前。两个不同的恢复过程中观察到的能量密度和/或热处理。单阶段I型过程中发生的F+样中心在低能量密度在收到的样品，并可能与电子空穴复合。T-中心也退火根据一个单阶段的过程，无论通量。退火曲线允许一个获得激活能恢复。两个阶段的II型过程中观察到的F+样中心在收到的样品，在较高的能量密度，或在减少的样品。这些中心首先在低于550 K的第一阶段中退火，如在I型中，然后在高于550 K的第二阶段中转变成新的顺磁性中心。提出了一个简单的动力学模型。在约1000 K下实现完全色心漂白。
2006-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Assessing thermal spike model of swift heavy ion-matter interaction via Pd$_{1-x}$Ni$_x$/Si interface mixing
热锋模型是目前被广泛接受的快重离子与物质相互作用机制。它提供了解释各种SHI诱导的效果，包括跨界面混合。该模型包括电子-声子（e-p）耦合预测晶格温度随时间的演变。SHI混合被认为是瞬态熔融状态下扩散的结果。在这项工作中，我们评估这一概念主要是通过调整电子-p耦合强度采取一系列的Pd $_{1-x}$ Ni $_x$的完全固溶的二元，然后观察100 MeV的Au离子诱导混合整个Pd $_{1-x}$ Ni $_x$ /Si接口。混合的程度已被参数化的辐照引起的变化$Δσ^2$的Pd和Ni的深度分布的方差来自X-射线光电子能谱学。$Δσ^2$的$x$依赖性遵循一条向上凹且具有显著最小值的曲线。从理论上讲，用密度泛函理论确定的e-p耦合强度已被用于求解适合于TSM的方程，然后计算出与$Δσ^2$成比例的等效量L $^2$。然而，L $^2$随$x$单调增加，没有任何最小值，从而在实验和理论之间产生令人信服的差异。可能有比TSM和瞬时熔融态扩散更重要的机制在起作用，这在此时是无法预见的。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Effect of stimulated radiation processes on formation of tracks and nanocavities in solids
结果表明，快重离子在金属中产生径迹的平均直径取决于基元共振器的尺寸。最后介绍了热辐射理论对受激辐射过程的解释。由于逆密度梯度，由电子激发产生的辐射被锁定在所形成的径迹区域中。类似的效应也适用于离子辐照过程中半导体中纳米腔的形成过程。
2004-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Annealing of swift heavy ion tracks in amorphous silicon dioxide
本研究利用SAXS和蚀刻方法探究了a-SiO2中快重离子径迹的退火动力学，发现表面附近退火更快且径迹密度变化微小，并揭示了氧扩散与应力松弛对径迹各向异性愈合的影响。
2023-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
SPORT: A new sub-nanosecond time-resolved instrument to study swift heavy ion-beam induced luminescence - Application to luminescence degradation of a fast plastic scintillator
我们研制了一种新的亚纳秒时间分辨仪器，用于研究高阻止本领重离子辐照下紫外-可见光发光的动力学。我们将我们的仪器SPORT应用于快速塑料闪烁体（BC-400）上，用27 MeV Ar离子辐照，其平均电子阻止本领为2.6 MeV/μm。由于随着离子注量的增加而增加的永久性辐射损伤的结果，我们的调查揭示了闪烁强度的退化，以及由于时间分辨的测量，闪烁体的衰减常数的降低。这种组合表明，动态和静态猝灭的发光降解过程，后者的机制是占主导地位的。在这样的高密度激发下，BC-400的闪烁劣化与以前的调查中观察到的相比显著增强，主要使用轻离子进行。观察到的非线性行为意味着发光开始恶化的剂量与粒子的阻止本领无关，从而说明在重离子环境中，在高激发密度下，塑料发光体的辐射硬度会被强烈削弱。
2013-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Reconciling anomalously fast heating rate in ion tracks with low electron-phonon coupling
快速重离子径迹的形成需要激发电子和晶格之间极快的能量转移。然而，电子-声子能量交换太慢，如从激光照射实验和计算中所知。我们解决了这个矛盾，注意到电子-声子耦合不是电子和离子之间能量交换的唯一机制：电子的加热也会改变原子的势能面，加速它们并增加它们的动能。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph
Enhancing the Plasmonic Hotspot Density via Structural Engineering of Multi-layered MoO3-Ag-Au Systems Under Extreme Electronic Excitation Conditions for Ultra-Sensitive SERS Applications
本文通过快重离子辐照工程化处理MoO3-Ag-Au多层等离激元基底，诱导金属薄膜去润湿形成纳米颗粒并产生晶格缺陷，显著增强了SERS拉曼强度，实现了超灵敏检测。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Monitoring ion track formation using in situ RBS/c and ERDA
本工作的目的是探讨离子束分析技术监测快速重离子径迹形成的可行性。首先，使用原位卢瑟福背散射光谱在沟道模式观察损伤建立在石英SiO2兆电子伏重离子辐照后证明。第二，新的结果，在原位掠入射飞行时间的弹性反冲检测分析用于监测在各种材料的离子轨道形成过程中的表面元素组成。离子轨道上发现SrTiO 3，石英SiO2，a-SiO2和白云母表面的原子力显微镜，但与我们以前的研究GAN和TiO 2，表面化学计量保持不变。
2017-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the effect of varying regime of ion fluence on optical and surface electronic properties of CVD Grown Graphene
在这项工作中，依赖于离子注量的缺陷的形成对石墨烯表面的电子和光学性质的改性的效果进行了研究。采用不同注量的快重离子（70 MeV Si+5）辐照化学气相沉积（CVD）石墨烯，研究了其表面缺陷的形成机制及其对石墨烯表面电子性质如功函数的调节作用.在低离子剂量下，观察到通过空位产生的受体掺杂;而在较高剂量下实现了密集的电子激发主导的扩展缺陷，这随后将结晶石墨烯转化为无定形碳。紫外-可见光谱、拉曼光谱和扫描开尔文探针显微镜（SKPM）的结果支持这一事实。因此，探索了一种新的途径，在SHI辐照下的石墨烯的转变，离子剂量可能是实现在石墨烯中的几个效果的主要因素。
2022-06-12 cond-mat.mtrl-sci
