XXIX Cимпозиум "Нанофизика и наноэлектроника", Нижний Новгород 10-14 марта 2025 г.
Физические приборы и методы эксперимента

Изменение атомного состава материалов под действием высокоэнергетического электронного облучения в колонне электронного микроскопа

К. Е. Приходько^ab, М. М. Дементьева<sup>a

a</sup> Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", 123182 Москва, Россия
^b Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 115409 Москва, Россия

Аннотация: Изучено влияние высокоэнергетического электронного облучения (200 keV) in situ в колонне просвечивающего электронного микроскопа на образцы поликристаллических пленок оксида висмута BiO$_2$ и оксида меди CuO, а также на тонкие образцы дисульфида тантала TaS$_2$. Установлено, что воздействие электронов пучка вызывает преимущественные смещения легких атомов из узлов кристаллической решетки (для которых переданная энергия $E_t$ превышает пороговую энергию смещения $E_d$) в направлении первоначального движения электронов, что обусловливает последовательное удаление их объема образца и инициирует образование фаз с пониженным содержанием легких атомов. В образцах BiO$_2$ происходило фазовое превращение в оксид висмута Bi$_2$O$_3$, первые признаки которого проявляются при флюенсе 1.5 $\cdot$ 10$^{23}$ e/cm$^2$, а с ростом флюенса облучения до 3.5 $\cdot$ 10$^{23}$ e/cm$^2$ данное превращение распространяется вглубь образца. При облучении образцов CuO до флюенса 0.55 $\cdot$ 10$^{23}$ e/cm$^2$ образуется оксид меди состава Cu$_2$O, а при флюенсе 3.3 $\cdot$ 10$^{23}$ e/cm$^2$ – металлическая медь. Фазовые превращения в TaS$_2$ протекают при флюенсе облучения 1.74 $\cdot$ 10$^{23}$ e/cm$^2$ с образованием TaS. Разработана модель протекания процесса удаления легких атомов из образца под действием электронного облучения. В рамках разработанной модели получены величины пороговой энергии смещения атомов кислорода 31.3 eV в BiO$_2$, 21.5 eV в CuO, а также для атомов серы 15.2 eV в TaS$_2$.

Ключевые слова: фазовые превращения, флюенс, электронно-микроскопические исследования, облучение электронами, облучение электронами в электронном микроскопе, пороговая энергия смещения атома из узла кристаллической решетки, спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (СХПЭЭ), микроскопия с атомным разрешением.

Поступила в редакцию: 30.04.2025
Исправленный вариант: 30.04.2025
Принята в печать: 30.04.2025

DOI: 10.61011/JTF.2025.10.61347.89-25

Реферативные базы данных:

•