Изучение кинетики структурной деградации приповерхностного слоя ZrO2 керамик, подверженных низкоэнергетическому облучению ионами Не2+

Аннотация

В работе рассмотрены эффекты накопления радиационных повреждений в приповерхностном слое ZrO₂ керамик, возникающих при высокодозном облучении низкоэнергетическими ионами Не²⁺, а также определение влияния температуры облучения на толщину поврежденного слоя в керамиках, изменение которой обусловлено эффектами диффузии ионов вглубь материала. Для определения эффектов радиационных повреждений, а также определения кинетики изменений в зависимости от вариации внешних факторов был использован метод рамановской пьезоспектроскопии боковых сколов керамик, что позволило получить данные изменений величин остаточных напряжений и FWHM вдоль траектории движения ионов в материале, а также на глубине превышающей глубину проникновения ионов в материал. Согласно проведенным исследованиям было установлено, что основной тип деформационных искажений, возникающих в результате облучения и, как следствие, накопления структурных изменений, вызванных облучением, связан с формированием в структуре остаточных механических напряжений растягивающего типа. При этом изменение условий облучения, в частности, увеличения температуры облучения приводит к возрастанию величин остаточных механических напряжений в структуре поврежденного слоя, а также наблюдается увеличение толщины поврежденного слоя, изменение которой обусловлено эффектами диффузии ионов вглубь материала мишени. Анализ изменений величины FWHM свидетельствует о том, что при малых флюенсах облучения (ниже 10¹⁷ ион/см²), основные изменения структурных особенностей поврежденного слоя обусловлены эффектами накопления структурных искажений в результате деформационных напряжений, в то время как при высокодозном облучении вклад в деструктивное разупорядочение поврежденного слоя оказывает формирование аморфноподобных включений, наличие которых связано с агломерацией гелия, а также формирования газонаполненных включений в поврежденном слое.