WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

5.4.2. Халькогенидные шпинели Исследовалось стекло состава 68SiO -10,3K2O-9Na2O-3,5B2O3-7,1MgO2СdS (вес.%), которое ниже обозначается SKN и в котором возможно образов ание сульфидных шпинелей.

Шпинель CdCr2SСтекло SKN, облучалось ионами Сr+ с энергией E=150 кэВ при дозах 2101531017 см-2.

Спектр ЭПР имплантированных образцов содержит линии с g ~5,3 и с 3+ g=1,985. Эти линии приписаны изолированным ионам Сr. С увеличением дозы интенсивность линии с g~5,3 уменьшается, тогда, как вторая линия возрастает по интенсивности. Во всех термически обработанных образцах наблюдае тся только линия с g=1,98.

3+ Температурная зависимость интенсивности и ширины линии ЭПР Сr в им50 нм Рис.6 Микрофотография ТЕМ поперечного сечения пластины стекла SKN, имплантированного Cr при высоких дозах с последующей термообработкой.

+ плантационных слоях стекла SKN, которое было облучено ионами Сr при высоких дозах с последующей термической обработкой, подобны той, что набл юдается для кристаллической шпинели CdCr2S4.

Это позволило предположить, что частицы размером 4-7 нм (рис.6), которые осаждаются в термически обработанных SKN стеклах, имплантированных и онами Сr+, представляют собой включения кр исталлического CdCr2S4.

Шпинель CuCr2SСтекло SKN было облучено по следовательно ионами Сr+ и Cu+ c энергией E=150 кэВ при дозах 2101531017 см-2. Энергия имплантируемых ионов была выбрана одинаковой, так как они имеют почти одинаковую проекционную дл ину. Отношение интенсивностей потоков Cr и Cu равно 2:1.

Установлено, что каждый из двух типов имплантированных ионов прису тствует в изолированном друг от друга состоянии при ни зкодозовом облучении.

При высоких дозах наблюдается синглетная линия с g 2. При высокотемпературной термообработке в аргоновой атмосфере в имплантаци онном слое образуются CdCr2S4 и CuCr2S4 соответственно с характерным для халькогенидных шпинелей переходов из парамагнитного состояния в ферромагнитное, что позволило идентифицировать их на основании температурной зависимости спе ктров ЭПР.

Как и другие хромовые халькогенидные шпинели, CuCr2S4 является ферромагнетиком с температурой Кюри Т =423 К. Тот факт, что в области этой те мс пературы в изученных имплантированных стеклах происходит резкое возраст ание интенсивности линии позволило предположить образование наночастиц ферромагнитного соединения CuCr2S4, а линия с g2 отнесена к сигналу ФМР 3+ обменно взаимодействующих между собой ионов Сr и Cu2+.

Выводы 1. Исследованы радиационные дефекты, возникающие в о ксидных стеклах (составов) на основе главных стекообразо вателей (B2O3, SiO2, P2O5), под+ вергнутых воздействию пучков заряженных частиц (B, C+, N+, O+, Ar+, Mn+, Cu+, Pb+) при энергиях 80 и 150 кэВ и дозах 1015–1017 ионов/см-2. Установлено, что во всех изученных стеклах доминирующим дефектом является мол екулярный ион кислорода O-. Всего выявлено 9 типов спектров этого иона, отличающихся спектральными параметрами в зависимости от ближайшего окружения.

2. Наивысшие концентрации молекулярных ионов О наблюдались в боратных стеклах, и эти концентрации уменьшались в ряду: боратные > силика тные > боросиликатные > фосфатные > алюмофосфатные стекла. Это указ ывает на то, что по отношению к альфа -частицам и ядрам отдачи алюмофо сфатные стекла являются более радиационно -стойкими, чем боросиликатные.

3. Дырочные центры, наблюдаемые в -облученных стеклах, при бомбард ировке заряженными частицами с указанными энергиями и дозами, как пр авило, не наблюдаются, за исключением некоторых алюмоборатных стекол.

4. Изучена динамика трансформации фундаментального E'–центра, наблюдаемого в -облученных кварцевых стеклах, в так называемый центр E'-типа.

5. Во фторалюминатном стекле наблюдается центральная резонансная линия, обнаруженная ранее в в -облученных фторидных стеклах. В то же время значительный вклад в сигнал ЭПР вносит м олекулярный ион кислорода O-, образующийся за счет примесного кислорода.

6. Установлена природа примесного центра, присутствующего практ ически во всех имплантированных стеклах. Это ион CO-, образующийся в результате взаимодействия выбитых атомов кислорода с углеродом, попадающим на поверхность стекла из вакуумной системы в процессе имплантации.

7. Показано, что в многокомпонентных стеклах, имплантированных N, обр азуются парамагнитные молекулы NО, которые раньше были обнаружены в кварцевых стеклах.

+ 8. В спектрах фосфатных стекол, имплантированных Pb, обнаружена узкая линия, связанная со свинцом.

9. Установлено, что в оксидных стеклах, имплантированных ионом Cu+, часть меди (около 10%) присутствует в форме иона Cu++, находящегося в центре вытянутого кислородного октаэдра. Остальная медь находится в непарама гнитном состоянии, возможно, в виде коллоидных частиц.

10. Марганец, имплантированный в оксидные стекла, в основном нах одится в виде иона Mn2+, при этом в некоторых образцах, где его концентрация мала, он обнаруживает сверхтонкую структуру с расщеплением, типичным для стекла данного состава. В большинстве имплантированных стекол набл юдаются линии от кластеров Mn2+, связанных спин-спиновым взаимодействием. Установлено образование антиферромагнитных кристаллических частиц MnO, для которых в области температуры Нееля происходит критическое уширение линии и резкое уменьшение её интенсивности. Аналогичный э ффект имеет место для фторалюминатного стекла, в котором при имплант ации Mn образуются частицы антиферромагнитного MnF2.

11. В кварцевых и фосфатных стеклах, имплантированных Со, при ни зких дозах 2+ и гелиевых температурах наблюдаются сигналы ЭПР иона Со в октаэдрической координации. При термической обработке имплантированного сте кла в восстановительных условиях появляется линия, которая отнесена к и о2+ ну Со+. В силикатных стеклах при низких дозах и температурах ион Со находится преимущественно в тетраэдрической координации. В образцах всех стекол, после высокотемпературной термической обрабо тки, при комнатной температуре наблюдается линия с g=2,22, которая отнесена к суперпарама гнитным частицам ферромагнитного металлического Со.

12. Установлено образование микрочастиц шпинели MgCr2O4 в термически обработанном стекле кордиеритового состава, имплан тированного ионами Cr.

13. Изучено многокомпонентное стекло, содержащее серу, имплантир ованное ионами Cr, спектры ЭПР которого при изменении температуры указывают на образование в имплантированном слое микровключений кристаллич еской ферромагнитной шпинели CdCr2S4. Имплантация в то же стекло одн овременно Сг и Сu с последующей термической обработкой приводит к обр азованию микрочастиц другой ферромагнитной халькошпинели СuCr S4.

14. Установлено, что при имплантации переходных элементов в оксидные и фторидные стекла они могут внедряться как "изолированные" ионы в ра зличных валентных и координационных состояниях. При высокодозовом облучении и (или) термической обработке, переходные элементы образуют металлические коллоидные частицы или сложные соединения с атомами стекла или соимплантированными ионами.

Основные результаты диссертац ии изложены в следующих работах:

1. Богомолова Л.Д., Павлушкина Т.К., Стефановский С.В., Тепляков Ю.Г., Труль О.А. Спектроскопические исследования натриево - и алюмосиликофосфатных стекол. // Физика и химия стекла, Том 19, №3, 1993, 449-2. Богомолова Л.Д., Иванов И.А., Стефановский С.В., Тепляков Ю.Г., Труль О.А. Структура алюмоборосиликатных, боросиликофосфатных и алюмоб оросиликофосфатных стекломатериалов, имитирующих остеклованные р адиоактивные отходы. // Физика и химия стекла, Том 19, №5, 1993, 781-3. L.D.Bogomolova, V.A.Jachkin, S.A.Prushinsky, S.A.Dmitriev, S.V.Stefanovsky, Yu.G.Teplyakov and F.Caccavale. Paramagnetic species induced by ion implantation of Pb+ and C+ ions in oxide glasses. // J ournal of Non-Crystalline Solids, V.241, 1998, P.174-4. L.D.Bogomolova, V.A.Jachkin, S.A.Prushinsky, S.A.Dmitriev, S.V.Stefanovsky, Yu.G.Teplyakov, F.Caccavale, E.Cattaruzza, R.Bertoncello and F.Trivillin.

Paramagnetic defects induced by ion implantation in oxide glasses. // Journal of Non-Crystalline Solids, V.210, 1997, P.101 -5. L.D.Bogomolova, V.A.Jachkin, S.A.Prushinsky, S.V.Stefanovsky, Yu.G.Teplyakov and F.Caccavale. EPR study of paramagnetic species in oxide glasses implanted with nitrogen. // Jour nal of Non-Crystalline Solids, V.220, 1997, P.109-6. L.D.Bogomolova, Yu.G.Teplyakov, V.A.Jachkin, V.L.Bogdanov, V.D.Khalilev, F.Caccavale and S.Lo Russo. On the formation of paramagnetic defects in ion implanted fluoroaluminate glasses. // Journal of Non -Crystalline Solids, V.202, 1996, P.178-7. L.D.Bogomolova, Yu.G.Teplyakov, A.A.Deshkovskaya and F.Caccavale. Some peculiarities of EPR spectra of E -centers in ion-implanted silica glasses. // Journal of Non-Crystalline Solids, V.202, 1996, P.185 -8. L.D.Bogomolova, Yu.G.Tepliakov and F.Caccavale. EPR of some oxide glasses implanted with Mn+ and Cu+ ions. // Journal of Non -Crystalline Solids, V.194, 1996, P.291-9. L.D.Bogomolova, Yu.G.Teplyakov, V.A.Jachkin, S.A.Prushinsky, V.L.Bogdanov, V.D.Khalilev, F.Caccavale and S.LoRusso. On the formation of radiation -induced defects in fluoroaluminate glasses. // Optical Materials, V.5, 1996, P.311 -10.L.D.Bogomolova, Yu.G.Tepliakov, A.A.Dashkovskaya and F.Caccavale. On the Formation of Paramagnetic Defects of E' -type in Ion-Implanted Silica Glass. // Fundamentals of Glass Science and Technology 1993, Proceedings of the Second Conference of the European Society of Glass. Science and Technology, Venice, Italy, 1993, p.11.Богомолова Л.Д., Тепляков Ю.Г., Стефановский С. В. Парамагнитные центры в ион-имплантированных стеклах, имитирующих остклованные радиоакти вные отходы. // IX Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии "МКХТ -95". Тезисы докладов. М. РХТУ им. Д.И.

Менделеева. 1995. С.118.

12.Bogomolova L.D., Teplyakov Y.G., Stefanovsky S.V., Dmitriev S.A. EPR of Radiation Centers in Ion-Implanted Glasses Simulating Vitrified Radioactive Wastes. // Proc. Fifth Int. Conf. Radioactive Waste Management and Environmental Remediation ICEM '95. Berlin, Germany, 1995. V.1., P.409-411.

13.Тепляков Ю.Г., Стефановский С.В. ЭПР в ион -имплантированных натриевоалюмоборосиликатных и натриевоалюмофосфатных стеклах. // X Межд ународная конференция молодых ученых по химии и химической техн ологии "МКХТ-96". Тезисы докладов. М. РХТУ им. Д.И. Менделеева. 1996. С.181.

14.Bogomolova L.D., Stefanovsky S.V., Teplyakov Y.G., Dmitriev S.A. Formation of Paramagnetic Defects in Oxide Glasses during the Bom bardment of Their Surface with Charged Particles. // Scientific Basis for Nucl ear Waste Management XX, Materials Research Society Symposium Proceedings, 1997, V.465, P.657 664.

15.L.D.Bogomolova, V.V.Tarasova, Yu.G.Tepliakov. EPR study of some spinels of nanometer sized in oxide glasses implanted with ions of transition elements. // 1s t International Symposium on Innovations in Advanced Materials for Electronics & Optics (ISIAMEO-1-La Rochelle 2006), 2006, Universite de La Rochelle, France, P.16.L.D.Dogomolova,S.V. Stefanvskiy, Yu.G.Tepliakov. Nanostructure formatiom in the ion implanted nuclear wasty glasses.

Abstract

XXI th Congress on Glass, Strasburg, July 1-6, 2007, P.237.

17.L.D.Bogomolova, V.V.Tarasova, Yu.G.Tepliakov. Study of some chalcogenide inclusions of nanometre size in oxide glasses implanted with ions of transition elements. // 3rd International Conference on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides. Brasov, Romania, 2007, CD -ROM

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»