Исследование эффекта дальнодействия при малых дозах ионного и малых мощностях светового облучений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

АЗОВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ДАЛЬНОДЕЙСТВИЯ ПРИ МАЛЫХ ДОЗАХ ИОННОГО И МАЛЫХ МОЩНОСТЯХ СВЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЙ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ижевск-2006

Работа выполнена в научно-исследовательском физико-техническом институте Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им.Н.ИЛобачевского»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Давид Исаакович Тетельбаум

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Александр Александрович Ежевский

кандидат физико-математических наук, доцент Петр Николаевич Крылов

Ведущая организация: Институт химии твердого тела Уро РАН, г.Екатеринбург

Защита состоится «22» декабря 2006 г. в 14:30 на заседании диссертационного совета Д004.025.01 в Физико-техническом институте Уро РАН по адресу: 426001, г.Ижевск, ул.Кирова, 132

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Физико-технического института Уро РАН и на сайте http://fti.udm.ru

Автореферат разослан «22» ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 004.025.01 ФТИ Уро РАН, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффект дальнодействия (ЭД) заключается в изменении структуры и свойств твердых тел на глубинах, значительно превышающих область первичного выделения энергии, при взаимодействии энергетических (корпускулярных) потоков с поверхностью твердых тел.

Первоначально эффект был связан с проблемами ионной имплантации. Он оказался настолько сложным и многогранным, что будучи обнаруженным в 60-ых годах 20 века, до сих пор продолжает открывать все новые «грани», которые зачастую заставляют по-новому взглянуть на эффект в целом.

Ионная имплантация уже давно применяется не только в полупроводниковых технологиях, но и как метод модификации структуры и свойств различных, в том числе, металлических материалов. Существенным недостатком ионной имплантации, с точки зрения им-плантационной металлургии, является малая глубина проникновения ионов (толщина модифицированного слоя), что ограничивает широкое применение метода. Тот факт, что при ионной имплантации имеет место ЭД, до некоторой степени снимает эту проблему. Особый интерес представляет область малых доз, позволяющая существенно сократить время обработки и исключить эффекты, связанные с нагревом и деградацией поверхности. ЭД при малых дозах — малодозному эффекту дальнодействия (МЭД) было посвящено довольно большое количество работ, однако для установления его природы требовались дополнительные исследования.

Впоследствии, по мере исследований процессов, протекающих при различных видах обработки поверхностей твердых тел (таких как ионно-лучевая, лазерная, химическая, электрохимическая, механическая и др.), сопровождающихся перемещением и взаимодействием различного типа дефектов, дальнодействующие изменения структуры и свойств обнаруживались практически при всех видах воздействия (если подобрать определенные условия обработки). Данное обстоятельство в перспективе позволяет связать между собой и обобщить на первый взгляд совершенно разные явления. Чтобы разобраться в природе этих явлений целесообразно в качестве модельного использовать такой вид энергетического воздействия, который позволял бы по возможности исключить из рассмотрения побочные факторы, имитирующие эффект, и в то же время сохранял бы наиболее важные факторы внешних воздействий, такие как вложенная энергия, скорость ее введения (интенсивность). Одним из наиболее подходящих видов воздействия, удовлетворяющим этим требованиям, служит в принципе облучение слабыми (не вызывающими существенного нагрева) фотонными потоками, например, светом. Использование световых потоков, будучи чрезвычайно простым и контролируемым способом для практической реализации, позволяет за разумное время достаточно

всесторонне изучить закономерности влияния различных факторов. Однако, к началу выполнения работы не было сведений о дальнодействующем влиянии слабых световых потоков на твердые тела, в т.ч. на металлы. Опубликованные результаты по влиянию света на свойства твердых тел относились либо к мощным импульсным воздействиям (облучение лазерными пучками, вызывающее ударные волны), либо к изменению свойств материала непосредственно во время воздействия и (или) в области поглощения света («фотопластический» и «фотомеханический» эффекты). Таким образом, тема работы является актуальной.

Цель работы. Экспериментальное получение дополнительной информации о закономерностях малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении, установление и изучение закономерностей дальнодействующего влияния облучения светом на микротвердость металлов.

Задачи:

1. Проверка влияния побочного (термического) фактора, способного в принципе имитировать эффектов дальнодействия при ионном и световом облучениях.

2. Дальнейшее исследование закономерностей малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении металлов, существенных для установления его механизма: дозовой и энергетической зависимостей, особенностей проявления эффекта в стопках фольг, влияния предварительных и пострадиационных отжигов, структурных изменений и изменения химического состава образцов (аномального массопереноса).

3. Установление возможности дальнодействующего влияния света на микротвердость и, в случае положительного результата, изучение закономерностей данного явления; в частности, нахождение общих черт и различий по сравнению со случаем ионного облучения.

4. Обсуждение возможных механизмов дальнодействующего влияния малых доз ионного облучения и облучения светом на свойства твердых тел.

Научная новизна работы

1. Получены новые данные об особенностях малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении: показано, что результаты не могут быть следствием побочных факторов; установлены новые особенности эффекта для стопок фольг, изучено влияние предварительных и пострадиационных отжигов, установлены структурные изменения, обусловленные эффектом дальнодействия.

2. Впервые установлено явление сверхглубокого проникновения атомов имплантированной примеси (В, Р) и атомов отдачи (А1), а также изменение соотношения компонентов сплава на обратной стороне фольги при малодозном ионном облучении.

3. Впервые обнаружено дальнодействующее влияние маломощного фотонного облучения на микротвердость металлических фольг (эффект фотомеханической памяти металлов) и изучены закономерности эффекта.

Практическая значимость работы. Продемонстрирована возможность целенаправленного изменения свойств металлических фольг путем облучения светом. Полученные результаты в области малодозного эффекта дальнодействия могут бьггь использованы при экспрессной модификации свойств металлов ионными пучками.

Положения, выносимые на защиту

1. Установленные в работе новые закономерности малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении согласуются с механизмом эффекта дальнодействия, связанным с влиянием на систему дефектов акустических волн, возбуждаемых ионами.

2. Малодозный эффект дальнодействия при ионном облучении сопровождается массопере-носом, проявляющимся в изменении элементного состава сплава и аномальном переносе имплантируемой примеси, обнаруживаемых на стороне фольги, противоположной облучаемой.

3. Облучение металлов слабыми световыми потоками вызывает дальнодействующие изменения механических свойств. Закономерности этого эффекта свидетельствуют о том, что наиболее вероятной причиной его является влияние акустических волн, возникающих при облучении системы металл-естественный окисел.

Личный вклад автора. Основные эксперименты были спланированы автором совместно с научным руководителем. Самостоятельно выполнялись подготовка образцов, исследования механических свойств (измерения микротвердости). Ионная имплантация производилась вед.инж. НИФТИ В.К.Васильевым, ВЛ.Шаргелем, а также самостоятельно автором. Структурные исследования осуществлялись автором. Исследования диффузионных свойств выполнялись совместно с ФТИ Уро РАН (ВЛ.Баянкин). Анализ результатов и разработка моделей производились совместно с научным руководителем.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 11 International conference on ion beam modification of materials (IBMM, Amsterdam, August 31- September 4, 1998). 4 Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации " (Н.Новгород ,9-11 июня 1998). 28 Международная конференция по физики взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 2527 мая, 1998). Конференция «Структура и свойства твердых тел» (Н.Новгород, 27 - 28 сентября 1999). XIV Международная конференция. (Звенигород, Россия, 30 августа-3 сентября, 1999). XXIX Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. (Москва, 31 мая-2 июня, 1999). 5 межгосударственный семинар «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-V)». (Обнинск, 14-17 июня 1999 ). V Всероссийский семинар «Физико-химические основы ионной имплантации» (Н. Новгород, 11-13 октября 2000). 7й1 Russian-Japanese International Symposium «On interaction of fast charged particles with solids» (N. Novgorod, October 9-16,2000). XI конференция по химии высокочистых веществ (H. Новгород, 15-18 мая 2000). XXX Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Моск-

ва, 29-31 мая 2000). European Material Conference (E-MRS-2000) (Strasbourg, May 30 - June 2, 2000). XXXI Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, МГУ, 28 - 30 мая 2001 г.). Всероссийская научно-техническая конференция «Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов» (Уфа, сентябрь, 2001). Конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, 27-31 Августа, 2001).Конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-VI)» (Обнинск, 12 - 15 июня 2001 г.). IV International Conference on Modifícation of Properties of Surface Layers of Non-Semiconductor Materials using particle beams (Feodosia, August 27-30, 2001). XI Межнациональное совещание «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 25 - 30 июня 2001 г.).Отчетная конференция-выставка по подпрограмме «Транспорт» (Москва-Звенигород, 11-13 февраля 2002 г.). IV International symposium ION 2002 (June 10-13, 2002, Kazimierz Dolny, Poland). VI Всероссийский семинар «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (15-17 октября 2002, Нижний Новгород). Fifth International Ural Seminar on Radiation Damage Physics of Metals and Alloys (February 23 -March 1 2003, Snezhinsk, Russia). Конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-VII)» (16-20 июня 2003 г., Обнинск). VII Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Нижний Новгород, 26-29 октября 2004 г.). 2-nd International Workshop "Relaxed, nonlinear and acoustic optical processes; materials - growth and optical properties" - RNAOPM'2005 (June 01-05, 2005, Lutsk, Ukraine). 43-я Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (Вологда, 26-30 сентября, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 46 работ, в том числе 11 статей в

реферируемых научных журналах. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов. Общий объем диссертации составляет 113 страниц, включая 8 таблиц и 59 рисунков. Список цитируемой литературы, содержит 137 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показана научная новизна и практическая значимость работы. Сформулирована основная цель работы, представлены сведения о ее структуре и содержании. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1 носит обзорный характер. В ней обсуждаются проблемы, отличия и сходства некоторых разновидностей эффекта дальнодействия, систематизированы и обобщены результаты многочисленных работ, касающихся проявлений основных видов эффекта дальнодействия.

В п.1.1 систематизированы экспериментальные данные, относящиеся к эффекту дальнодействия в металлах. Эти данные классифицированы по способу воздействия на поверхностные слои материала. Приведена сводная таблица методов, с помощью которых исследовались те или иные разновидности эффекта дальнодействия металлических материалов.

В п. 1.2 обсуждаются экспериментальные результаты исследований эффекта дальнодействия при ионной имплантации в режиме высоких доз. Рассмотрены результаты исследований глубинных изменений механических свойств металлов и их структуры. При облучении металлов и сплавов различными типами ионов (с энергией Е=40 кэВ, дозой Ф= 1016—5• 10'8 см" 2 и плотностью тока j=10—30 мкА/см2) микротвердость увеличивается до 2 раз на глубинах 200 — 300 мкм. Износостойкость на истирание при данных условиях облучения увеличивается до 80% на глубинах 50-150 мкм. Наблюдалось увеличение плотности дислокаций в 10-40 раз на глубинах 100-250 мкм. Параметр решетки изменялся, как в чистых металлах, так и в сплавах, на ~10"s нм до глубин 560 мкм. Кроме того, наблюдалось расслоение в бинарных сплавах после ионного облучения на глубинах до 30-100 мкм. Приведены результаты исследований аномально глубокой диффузии в металлах при высокодозной ионной имплантации.

В п.1.3 описаны результаты исследований эффекта дальнодействия при ионной имплантации в режиме малых доз (МЭД). Представлены основные закономерности МЭД на примере глубинных изменений микротвердости и коэффициента внешнего трения. Также рассматриваются глубинные нетермические фазовые переходы, стимулированные ионным облучением в режиме малых доз.

Как правило, при исследованиях МЭД применялись прокатанные фольги с исходной мелкозернистой структурой (<3~1мкм) и высокой исходной плотностью дислокаций (р~Ю10-10" см""2). МЭД исследовался в основном с помощью методик, фиксирующих изменения механических характеристик металлов, таких как микротвердость (наблюдалось увеличение микротвердости до 40% на глубинах 50-100 мкм) и коэффициент трения (увеличивался До 70% на глубинах 50-100 мкм).

Зависимость относительного изменения микротвердости от дозы ионов Ф имеет два максимума - при Ф~1014 ион/см2 и ФяЮ15 ион/см2, положения которых практически не зависят от сорта ионов, вида облучаемого материала, плотности ионного тока (в изученном интервале 0,1-10 мкА/см2). При этом, для облученной и обратной сторон ход дозовых кривых при энергии Е>30 кэВ идентичен. Указано, что положения максимумов на шкале доз сохраняются и при облучении электронами с энергией 80 кэВ.

Зависимость относительного изменения микротвердости от энергии ионов на облученной стороне носит монотонно возрастающий характер, а на обратной - пороговый. Порог расположен при энергии Е=30±5 кэВ. Его положение также практически не зависит от материала, сорта ионов, дозы и толщины фольги.

Особый интерес представляли опыты по изменению микротвердости фольг, которые были заэкранированы от непосредственного воздействия пучка другой фольгой, толщина которой значительно превышала пробеги ионов.

В п.1.4 обсуждается эффект дальнодействия при плазменной обработке поверхности металлических материалов. Рассматриваются результаты исследований глубинных изменений микротвердости и дислокационной структуры металлов. При облучении металлов и сплавов различными типами ионов (с энергией Е=0,8-3 кэВ, дозой Ф~310п-8'10п см"2, плотностью тока ,¡»10-25 мкЛУсм2) микротвердость увеличивается до 80% на глубинах до 10 мм. Наблюдалось также увеличение плотности дислокаций в 10-40 раз (при исходной плотности дислокаций 108-10" см"2 и размере зерна ~400-450 мкм) на тех же глубинах.

В п.1.5 обсуждаются эффекты при фотонном облучении поверхности материалов. Рассматриваются три основных типа эффектов, границы которых определяются мощностью W излучения. Критической величиной мощности W„ является значение, при котором происходит плавление тонкого поверхностного слоя металла под действием потока фотонов. При достаточно интенсивном фотонном воздействии, когда и, соответственно, происходят

специфические процессы, связанные со значительным тепловыделением в приповерхностном слое материала, наблюдалось увеличение микротвердости в 3 раза на глубинах до 40 мкм. В другом случае — когда влияние фотонной обработки наиболее хорошо изучено

для случая облучения полупроводниковых и диэлектрических кристаллов. К числу факторов, ответственных за дефектообразование при облучении фотонами со средними интенсивно-стями, разные группы исследователей относят: нагрев, акустическую деформацию и электронное возбуждение приповерхностного слоя кристалла. Кроме того, в некоторых случаях могут оказаться существенными процессы, возникающие при нарушении адсорбционно-десорбционного равновесия на поверхности. Далее обсуждаются единичные результаты, полученные при фотонном облучении металлов для режимов (при \У«\\ГП), практически полностью исключающих нагрев образца. Эксперимент показывает, что в данном случае наблюдались структурные изменения металлов на субмикронных глубинах при облучении вакуумным-ультрафиолетом за счет воздействия на границу раздела «окисел-металл» по примесно-ионизационному механизму (с локальной зарядовой неустойчивостью) с образованием пар Френкеля по подпороговому механизму. Кроме того, обсуждаются данные об изменении механических свойств при маломощном световом облучении полупроводников, хотя в данном случае рассматриваемые явления - чисто поверхностные (фотомеханический эффект, ФМЭ) и не имеют прямого отношения к эффектам дальнодействия. Ведущую роль в этих явлениях, по мнению большинства авторов, играют поверхностные окисные слои и/или слои адсорбированных частиц 1 Г1,0", О! Г и др.

П.1.6. посвящен основным моделям, предложенным для объяснения проявлений эффекта дальнодействия. Модельные представления глубинных явлений почти так же разнооб-. разны, как и само проявление эффекта. Массив экспериментальных данных каждой из групп

авторов обсуждается в рамках отдельной модели, которая, как правило, не может объяснить более широкий круг наблюдаемых явлений. Тот факт, что до сих пор не построено единой модели, способной объяснить закономерности хотя бы отдельных видов ЭД, способствует скептическим взглядам на ЭД. Однако, некоторый прогресс со времен открытия эффекта здесь все-таки достигнут. Сейчас уже в основном поняты принципы, лежащие в основе возможности изменения структуры и свойств на больших расстояниях от области первичного выделения энергии. Одним из таких принципов является представление о коллективных процессах, возникающих при взаимодействии сравнительно интенсивных энергетических или корпускулярных потоков с поверхностью твердого тела и служащих источниками начальных возбуждений. Далее первичные возбуждения распространяются через среду (искаженную дефектами кристаллическую решетку), которая представляет собой набор возбужденных состояний атомной подсистемы с различной степенью заселенности энергетических уровней. Большинство авторов, используют подходы, основу которых составляют кинетические процессы с участием точечных или протяженных дефектов, либо деформационных волн.

Для нас особый интерес представляет теоретическая работа [1], в которой предложен достаточно общий феноменологический подход к проблеме дальнодействия. Рассматривается переход системы, находящейся в одном из локальных минимумов свободной энергии, в другие минимумы. Получено, что при определенных условиях внешнего воздействия образуется бегущая с некоторой скоростью «волна переключения», которая способна обеспечить переход системы в новое состояние, теоретически на сколь угодно большое расстояние от зоны выделения энергии. Интересно, что это не требует значительного повышения температуры, важен лишь поток энергии.

Рассмотрены также основные модели, базирующиеся на представлениях о деформационных волнах и на представлениях о миграции протяженных дефектов (дислокаций и дислокационных петель), выходящие за рамки чисто феноменологического подхода.

Глава 2 посвящена дальнейшему экспериментальному исследованию закономерностей мадодозного эффекта дальнодействия (МЭД), и изучению аномальных диффузионных процессов, происходящих при малых дозах ионного облучения.

В п.2.1 приведены результаты экспериментальных исследований эффектов дальнодействия при ионном облучении в режиме малых доз. Основным методом исследований в настоящей работе служил метод измерения микротвердости с использованием прибора ПМТ-3. Дополнительно проводилось исследование микроструктуры материалов с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Использовались электронный микроскоп ПЭМ-100 и электронограф ЭГ-100. Исследования диффузионных свойств металлов в режиме МЭД

осуществлялись с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии и вторичной ионной масс-спектрометрии.

Работы по МЭД нередко подвергались критике в связи с недостаточным обоснованием возможности использования метода микротвердости вообще и прибора ПМТ-3 в частности. Нами специально проанализирован этот вопрос с учетом возможных Погрешностей и установлены основные требования к проведению экспериментов. Показано, что надежные результаты по изучению эффектов дальнодействия методом микротвердости с помощью ПМТ-3 могут быть получены в тех случаях, когда относительные изменения Н превышают 3-4%.

Важный вопрос, возникающий при изучении МЭД состоит в том, не являются ли наблюдаемые изменения свойств результатом простого нагрева падающим ионцым пучком. В этом случае фундаментальность МЭД была бы поставлена под сомнение. Представлены результаты опытов по проверке отсутствия влияния радиационного нагрева: улучшение условий теплоотвода; уменьшение тепловой нагрузки путем снижения плотности ионного тока с 3 до I мкА/см2; прикрепление фольги к фланцу через прослойку 1пОа пасты. Исследования показали, что ни улучшение теплоотвода, ни понижение тепловой нагрузки не приводят к заметному уменьшению эффекта.

Следующие разделы главы 2 посвящены исследованию некоторых ранее не изученных закономерностей МЭД, важных для установления его природы.

В п.2.2 рассмотрены (на примере сплава пермаллой-79) результаты сравнения воздействия ионной имплантации, с одной стороны, и термического отжига с другой, на микротвердость фольг. Как видно из рис.!а, микротвердость //изменяется с температурой отжига немонотонно. Величина А11/Н начинает существенно возрастать с 7Ъ150°С, достигает максимума (//макс) при Т- 300-350°С, а затем падает до отрицательных значений. Участок кривой, на котором ЛИ/Н снижается, можно связать с процессом рекристаллизация. Участок же повышения АН/Л, по-видимому, обусловлен переходом в новое состояние более подвижных - точечных дефектов. Наиболее вероятно, что увеличение Я связано с изменениями состояний коттреловских (дефектно-примесных) атмосфер протяженных дефектов.Из рис.1 а следует, что облучение действует в том же направлении, как и низкотемпературный отжиг, а пост-имшгантационный отжиг как бы довершает работу облучения. Следовательно, облучение вызывает перестройку точечных дефектов, а не перемещение дислокаций или границ блоков и зерен. Отжиг образцов, облученных при -196°С, протекает качественно таким же образом, что и для образцов, облученных при комнатной температуре (см. рис.16].

В п.2.3. представлены результаты исследования по влиянию предварительного (предрадиационного) отжига на лозовую и энергетическую зависимости микротвердости

фольг пермаллоя-79. Сравнивалось действие облучения на Н противоположнойтггороны для трех видов фольг пермаллоя: исходной и отожженной при 200°С и 480°С {рис.2). Видно, что положение максимума прироста Н на шкале доз во всех трех случаях одинаково, т.е практически не зависят от исходного состояния металла.

Т,°С

Рис.1 Зависимость относительного изменения микротвердости фолы пермаллоя

(по отношению к фольге, не подвергавшейся облучению или отжигу) от температуры изохронного отжига.

1 - лицевая сторона облученной фольги; 2 — обратная сторона той же фольги;

3 — необлученная фольга;

а) облучение при комнатной температуре (Аг*, £=40 кэВ, Ф= 1015 см "2);

б) облучение при 7"^-19б°С {М£, £=40 кэВ, Ф=1015 см ~г).

Одной из наиболее интересных особенностей МЭД является наличие порога по энергии Е ионов. Как видно из рис.3, энергетическая зависимость АН/Но для фольг пермаллоя-79, отожженных при 200, 350, 480°С, характеризуется одним и тем же порогом. Таким образом, ранее сформулированный в литературе вывод об универсальности этой величины получил подтверждение.

В п.2.4 изложены результаты, полученные при облучении стопок фольг различной толщины, а также результаты исследования микроструктуры пленок А1 после ионного облучения через экран из медной фольги толщиной 50 мкм.

Данные по облучению стопок, составленных из 100 н 50-микронных фольг (рис.4), подтверждают проникновение воздействия облучения через границы раздела фольг. При облучения стопок фольг отмечается влияние нижележащих образцов на изменение ДН/Н в вышележащих фольгах. Эти результаты подтверждают вывод о том, что из двух механизмов МЭД - диффузия дефектов и воздействие генерированных при ионном облучении акустических волн на систему дефектов, только второй из них является адекватным.

дн/н,%

Ф, см'

10" 5-10,: Ф. см

ю1-1 -».Щ1 Ф, см"2

Рис.2. Дозовая зависимость относительного изменения микротвердости фольг пермаллоя-79, облученного ионами Аг", Е=40 кэВ после предварительного отжига при различных температурах Тот*.

1 - облученная сторона; 2 - обратная сторона;

Кроме изменения микротвердости, при исследованиях проявлений МЭД определенный интерес представляли опыты по наблюдению изменений микроструктуры. В качестве модельных объектов использовались пленки алюминия, напыленного на свежеприготовленный скол каменной соли. Перед облучением поверхность пленки экранировалась фольгой меди (толщиной 50 мкм), находящейся в контакте с пленкой. Были получены картины микродифракции от локальных областей пленки. По результатам статистических наблюдений была зарегистрирована переориентация зерен (текстуры) пленок.

АН/Но, %

АН/Н,%

Рис. 3. Энергетическая зависимость относительного изменения микротвердости для фольг пермаллая-79, предварительно отожженных при различных температурах (Ф=1015 ион/см2, мкА/см2).

100 200 300 <1, МКМ

Рис. 4. Относительное изменение микротвердости фольг Си после облучения ионами Аг+ (Е=40 кэВ, Ф=10 см"2, 3=3 мкА/см2).

* * облученная сторона;

* " обратная сторона.

В п.2.5 приведены результаты исследований процессов переноса имплантируемой примеси и атомов отдачи на обратную (необлученную) сторону фольги.

При исследовании МЭД был установлен перенос энергии, выделенной в тонком приповерхностном слое на аномально большие расстояния. В связи с этим возник вопрос о возможности переноса на большие расстояния имплантированных ионов и атомов отдачи, а также изменения элементного состава сплавов на стороне фольги, обратной облучаемой. На примере легирования фольг пермаллоя-79 и меди ионами бора и фосфора, было обнаружено новое проявление МЭД - аномально глубокое проникновение примесных атомов, при имплантации в режиме малых доз.

Экспериментальные данные показывают, во-первых, возможность аномально глубокого проникновения имплантированной примеси (бора), во-вторых, перераспределение элементного состава на стороне образца, противоположной облучаемой. На рис.5 приведены значения отношений полных количеств бора с обратной и облученной сторон в зависимости от энергии ионов. Видно, что отношение круто возрастает при Е>30 кэВ, т.е. имеет место энергетический порог, совпадающий с порогом для микротвердости.

3

2,5

2

1.5

г

1

0.5

0

15 20 25 30 35 40 Е, кэВ

Рис.5. Зависимость отношения количеств атомов бора с необлученной (N,0 и облученной (К0) сторон в приповерхностных слоях толщиной 10 нм от энергии ионов.

При облучении ионами Р+ (100 кэВ) фольг пермаллоя-79 покрытых пленками алюминия с толщиной, превышающей пробеги ионов, обнаружено проникновение алюминия на обратную сторону фольги.

Показано, что глубокое проникновение примесей нельзя объяснить обычной термической диффузией через объем или по границам зерен и дислокациям, т.е. здесь мы имеем дело с одним из проявлений МЭД: возбуждение дефектной подсистемы, приводящее к изме-

нению механических свойств, одновременно вызывает аномально высокую подвижность примесных (и собственных) атомов.

В главе 3 представлены результаты по обнаружению и исследованию дальнодейст-вующего влияния светового облучения на микротвердость металлических фольг.

Факт независимости положения максимумов ДНУН на шкале доз от сорта ионов и наличие изменения Н при облучении электронами с допороговой энергией 80 кэВ (причем положение максимума совпадает с его положением в случае ионного облучения) стимулировал постановку нами опытов с целью выяснить, будет ли наблюдаться эффект дальнодействия при еще более «мягком» воздействии - облучении светом. В результате было обнаружено новое явление, заключающееся в изменении микротвердости металлических фольг при маломощном (не нагревающем) облучении светом (эффект фотомеханической памяти металлов, ФПМ).

Прежде всего, необходимо было убедиться, что изменения Н при облучении не обусловлены простым нагревом. С этой целью, был выполнен ряд опытов, которые подтвердили нетермическую природу ФПМ (п.3.1). Можно констатировать, что изменение Н при ФПМ имеет более фундаментальную природу.

П-3.2 посвящен исследованиям эффекта фотомеханической памяти металлов для случая облучения одиночных фольг, на примере сплава пермаллой-79.

При исследовании зависимости АП/Н от экспозиционной дозы (т.е. дозы Р выражены в Дж/см2) оказалось, что зависимость характеризуется двумя максимумами {рис. 6). Это

D, Дж/см2

Рис.6. Зависимость изменения микротвердости (с тыльной стороны фольги) от экспозиционной дозы при облучении светом.

Темные значки относятся к случаю облучения от лампы 20 Вт, светлые - от лампы 300 Вт. Разными значками обозначены результаты независимых опытов.

качественно соответствует случаю МЭД. Установлено также, что при больших значениях D величина ЛН/Н стремится к нулю.

Было интересно сравнить зависимости ЛН/11 от D с зависимостью АН/Нот дозы, наблюдавшейся при ионном облучении металлических фольг (МЭД). Такая зависимость, построенная в случае ионного облучения в тех же единицах, что и при облучении светом, для области максимума вблизи Ф=1015 ион/см2, показала, что положения максимумов по шкале D для обоих видов облучения близки. На наш взгляд, подобный факт не является случайным; он свидетельствует о значительной общности физических процессов, лежащих в основе ФПМ и МЭД.

Чтобы судить о природе эффекта ФПМ, следует иметь в виду, что металлические фольги имеют гетерогенное строение: обычно они покрыты тонким (с толщиной порядка нескольких нм) слоем ЕО, который может обладать свойствами диэлектрика или полупроводника. Для выяснения роли ЕО была выполнена серия экспериментов в условиях, когда облучение проводилось в отсутствие ЕО. Оказалось, что в этом случае облучение не изменяло величину Я. Часть образцов облучалась на воздухе после различных промежутков времени (т) между удалением ЕО и воздействием света. Результаты, приведенные на рис. 7, указывают на то, что присутствие слоя ЕО во время облучения является необходимым условием ФПМ.-

х, min

Рис.7, Влияние удаления окисла с последующей выдержкой на воздухе в течение времени т на величину относительного изменения микротвердости фольг пермал-лоя-79 (тыльная сторона) в результате облучения светом галогенной лампы W=300Bt. Расстояние до источника света - 2,5 см, длительность облучения - 4 сек.

величина AH/H-Q для свежетравленого образца и возрастала по мере нарастания нового ЕО.

Исследован процесс релаксации изменений H при выдержке образцов после облучения. Характер релаксации различается для разных участков кривой AH/H=f(D).

Релаксация эффекта ускоряется с повышением температуры внешней среды. Найденная из температурной зависимости характерных времен релаксации энергия активации процесса для фольг пермаллоя-79 оказались равной -0,2 эВ. Столь низкое значение энергии активации, характерно для диффузии меэдоузельных атомов.

Изучено влияние предварительного отжига на величину АН/Н с целью выяснения структурной чувствительности эффекта ФПМ (на примере фольг Mo). Показано, что величина АН/Н сложным образом зависит от температуры отжига. Наибольшее изменение имеет место при облучении фольг, отожженных при температуре, близкой к точке рекристаллизации (~900°С). Это объясняется тем, что укрупнение зерен при рекристаллизации минимизирует влияние границ зерен на Н, я на этом фоне сильнее проявляется влияние системы точечных дефектов, по-видимому, играющих основную роль в эффекте ФПМ.

В шЗЛ представлены экспериментальные результаты исследования эффекта фотомеханической памяти металлов дня случая облучения стопок фолы. Как и в случае МЭД, эти результаты показали, что наиболее вероятным механизмом ФПМ является действие возбуждаемых при облучении акустических волн.

Важный для понимания особенностей ФПМ результат был получен при изучении роли спектрального состава света. Во всех описанных выше опытах использовался нефильтрованный свет от лампы накаливания, с весьма широким спектральным диапазоном. При этом эффект ФПМ, в отличие от случая МЭД, характеризуется ярко выраженной полярностью: изменения H происходят преимущественно (а чаще всего) - только с необлученной стороны фольги. Однако, такая полярность не имеет места, если из спектра излучения удалить его коротковолновую часть. Это видно из рис.8 на примере фольг пермаллоя-49. Данный факт демонстрирует роль электронной системы при воздействии света на систему металл-естественный окисел.

В Главе 4 обсуждаются модельные представления МЭД и ФПМ. Показана целесообразность интерпретация экспериментальных результатов с позиций модели акустических (деформационных) волн. Проведен качественный анализ возможного влияния волн, генерируемых ионами вблизи облученной поверхности, на структуру металла. Приводятся оценки амплитуд давления волн на больших расстояниях (—20—100 мкм) от источника генерации дая случая МЭД. Обсуждается возможность модификации дефектной подсистемы под действием указанных волн. Показано, что напряжения, создаваемые волной на глубине 20-100 мкм могут составлять 0,1-10 МПа. Такие напряжения не способны изменить концентрацию про-

ЛН/Н), %

дн/н<„%

без фильтра

20.

2

Г,

15

15

10

10

5

5

0

О фильтр сХ^О,65им

1 10 100 1обл, сек

10

(п№. сек

100

Рис.А Зависимость относительного изменения микротвердости от времени облучения лампой накаливания фольг пермал-лоя-49: нефильтрованным светом и с использованием фильтра с Ядшп=0,65 мкм, (Ятш - коротковолновая граница спектра), облучённая сторона, 2 - обратная сторона.

тяжекных дефектов, но могут способствовать закреплению или «освобождению» дислокаций путем нарушения исходного состояния в системе точечных дефектов дислокационных атмосфер. Эти напряжения соответствуют энергии Еюлн^О.Об эВ/атом. Энергия 0,06 эВ мала по сравнению с энергией связи междоузельного атома с ядром дислокации, но может сыграть роль «спускового крючка», когда в скоплении дефектов трансформация одного дефекта посредством генерации вторичных волн приводит к цепной реакции трансформации других [2, 3]. При этом важно учитывать, что за время облучения при дозе 10й - 1015 ион/см2 эффективное число импульсов давления на каждый дефект, как можно показать, составляет ~108-109, в соответствующее число раз больше и вероятность трансформации по сравнению с влиянием одного импульса.

Если в случае МЭД рабочие гипотезы о его природе были предложены уже к началу нашей работы, то эффект ФПМ был установлен нами, так что модель его необходимо было формулировать "с чистого листа". Полученные нами результаты накладывают определенные ограничения на возможные модели и позволяют отсечь ряд заведомо неприемлемых вариантов. Оставшиеся варианты, принципиально не противоречащие экспериментальным данным, нуждаются в оценках, которые приведены в работе, после чего обсуждается вопрос о реальности той или иной модели.

Мы предполагаем, что, как и при МЭД, при действии света на поверхность фольги возникают ДВ. В отличие от случая ионного облучения энергия фотонов слишком мала, чтобы непосредственно выбить атом из узла и породить каскад смещений, так что в этом случае надо искать другой источник возникновения ДВ. Согласно развитой в [1] феноменологической теории, основанной на уравнении Гинзбурга-Ландау, система, имеющая более чем один минимум свободной энергии под действием потока энергии может переходить в другие локальные минимумы, при этом возникает «волна переключения», распространяющаяся вдоль

потока энергии. Наши системы - прокатанные фольги с высокой концентрацией дефектов как раз и являются такими системами. Однако, поскольку ФПМ не имеет места в фольгах, лишенных пленок оксидов, наличие потока энергии, по-видимому, не является достаточным условием указанной трансформации. Можно предположить, что этот механизм способен вызывать лишь локальные изменения дефектной системы в наиболее «слабых» (т.е. отделенных сравнительно малым энергетическим барьером от смежных состояний) местах, а для дальнейшего развития процесса требуется дополнительная стимуляция в виде ДВ. Предполагается следующая модель. Тепло выделенное или поглощенное при трансформации точечных дефектов вблизи одного из протяженных дефектов, вызывает импульс термического напряжения участка окисла над этим дефектом, в результате чего генерируется ДВ (акустическая волна). Оценки возможной амплитуды акустической волны показывают, что для получения в локальном участке вблизи границы раздела металл—ЕО напряжения, сравнимого по величине со случаем ионного облучения (Р~107Па), необходимо разогреть участок ЕО до температуры ДТ«100°С, что равносильно сообщению данному участку пленки энергии ДЕ~6-10"3 эВ. Эта энергия может поступать на границу раздела, от соответствующих «тепловых вспышек» (центров перестройки точечных дефектов), расположенных в металле на некотором расстоянии от поверхности.

Отсутствие изменения Н с облученной стороны в этой модели объясняется тем, что при наличии в спектре облучения достаточно высокоэнергетических фотонов имеет место ¡заброс электронов из металла в ЕО (внутренний фотоэффект) и их захват на ловушки. Это приводит к возникновению локальных кулоновских сил, действующих на окружающие ловушку атомы ЕО, и генерации высокочастотных акустических волн, поглощаемых в тонком приповерхностном слое, и блокирующих в этом слое действие, указанных выше, более длинных волн на систему дефектов (действие, аналогичное влиянию шума на "полезный" звуковой сигнал). Эта модель подтверждается тем, что при облучении экранированной фольги (в стопке) микротвердость в ней изменяется с обеих сторон: поток энергии в ней есть, а внутренний фотоэффект в системе нижняя фольга-ЕО отсутствует.

Исследование эффектов дальнодействия при ионном и маломощном фотонном облучениях позволяло установить ряд общих закономерностей и в то же время выявило отличия. Естественной явилась попытка объяснить оба эффекта с единых позиций и построить качественную модель, которая бы не расходилась с экспериментальными данными. Нам не удалось в рамках поставленной работы объяснить все наблюдаемые закономерности. Учитывая сложность явлений и ограниченность применяемых методов исследования, такая задача была бы преждевременной. Однако, проведенные исследования позволили установить наи-

более важные особенности эффектов и выявить «болевые точки» в их интерпретации, которые требуют дальнейших экспериментальных и теоретических исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что изменения микротвердости при малодозном эффекте дальнодействия не являются следствием влияния побочных факторов и представляют собой объективное фундаментальное явление.

2. Исходное состояния образца не влияет на ключевые (универсальные) параметры эффекта (такие, как энергетический порог и положения максимумов на дозовой зависимости).

3. При исследовании малодозного эффекта дальнодействия в системах (стопках) металлических фольг обнаружено влияние нижележащих образцов на изменения микротвердости в вышележащих фольгах, это свидетельствует в пользу модели, связывающей малодозный эффект дальнодействия с действием акустических волн, возбуждаемых при облучении.

4. Одним из направлений малодозного эффекта дальнодействия служит перенос массы (имплантированных ионов и атомов отдачи) на аномально большие расстояния.

5. Обнаружено новое явление — дальнодействующее влияние маломощного фотонного облучения на механические свойства металлических фольг. Установлено, что зависимость микротвердости от дозы облучения носит немонотонный характер, сходный с характером изменения микротвердости в малодозном эффекте дальнодействия при ионном облучении. Закономерности влияния фотонного и ионного облучений для стопок фольг также аналогичны. В отличие от случая ионного облучения, при облучении светом имеет место релаксация изменений микротвердости, с энергией активации (для фольг пермаллоя-49) -0,2 эВ. Показано, что необходимое условие проявление эффекта при облучении одиночных фольг и фольг в стопках - наличие естественного окисла на стороне, обращенной к световому пучку. При облучении нефильтрованным светом лампы накаливания микротвердость изменяется только на обратной стороне фольги, тогда как при облучении светом, в котором отсутствуют фотоны с >.<0,65 мкм, изменения микротвердости происходят с обеих сторон фольги.

6. Обсуждены модели малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении и предложена качественная модель дальнодействующего влияния маломощного светового облучения. Сделан вывод о том, что в обоих случаях действие возбуждаемых при облучении акустических волн наиболее адекватно объясняет экспериментальные результаты с учетом специфики каждого из видов облучения.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. С.А.Кривелевич Волны переключения и эффекты дальнодействия. // Вестник ННГУ им.Н.ИЛобачевского. Сер.Физика твердого тела. 1998. В.2. С.71-78.

2. В.Д.Скупов, Д.И.Тетельбаум, В.Г.Шенгуров. Влияние протяженных дефектов в исходных кристаллах на эффект дальнодействия при ионной имплантации. // Письма в ЖТФ. 1989. Т.15. В.22. С.44.

3. Ю.А.Семин, В.Д.Скупов, Д.И.Тетельбаум Усиление генерируемых ионной бомбардировкой упругих волн при распространении в кристалле с кластерами дефектов. // Письма в ЖТФ. 1988. Т.14. В.З. С.273-275.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

А1. Д.И. Тетельбаум, А .А. Трофимов, А.Ю. Азов, Е.В. Курильчик, Е.Е. Доценко. Дально-действующее влияние слабого фотонного облучения (с длиной волны 0.95 мкм) на механические свойства металлов.//Письма в ЖТФ. 1998. Т.24. В.23. С.9-13.

А2. Д.И.Тетельбаум, В.АЛеревощиков, Н.Д.Латышева, С.А.Трушин, А.Ю.Азов Исследование методом стопок фольг эффекта дальнодействия в меди при ионном облучении и трении. // Известия РАН. Сер.физ. 1998. Т. 62. №4. С. 861-866.

A3. D.I.Tetelbaum, Yu.A.Semin, V.V.Khabibulov, A.Yu.Azov, A.A.Trofimov The processes responsible for the long-range effects in metals at low-intensive ion and light irradiations. In: International workshop on nondestructive testing and computer simulations in science and engineering. // Proceedings of SPIE. V.3687. P.264-267. 1999.

A4. Д.И. Тетельбаум, E.B. Курильчик, И.А. Разин, А.Ю. Азов О механизме малодозного эффекта дальнодействия. // Известия РАН. Сер. физ. 2000. Т.64. №4. С.726-731. А5. Д.И.Тетельбаум, В.А.Пантелеев, А.Ю.Азов, М.В.Гуткин. О едином подходе к интерпретации эффекта дальнодействия при облучении твердых тел заряженными частицами и фотонами светового диапазона. // Поверхность. Сер. рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2000. №5. С.87-89.

А6. Д.И. Тетельбаум, А.Ю. Азов // О применении метода измерения микротвердости прибором ПМТ-3 для исследования эффекта дальнодействия в твердых телах. // Вестник ННГУ. Серия «Физика твердого тела». 2001. В.2(5). С.120.

А7. Д.И. Тетельбаум, А.Ю. Азов, П.И. Голяков. Влияние облучения светом на механические свойства металлов. // Письма в ЖТФ. 2003. Т.29. В.2. С.35-41.

А8. D.I. Tetelbaum, A.Yu. Azov, E.V. Kuril'chik, V.Ya. Bayankin, F.Z. Gilmutdinov, Yu.A. Men-deleva. The long-range influence of the ion and photon irradiation on the mechanical properties and on the composition of the permalloy-79. // Vacuum. 2003. V.70. No.2-3. P.169-173. A9. Д.И. Тетельбаум, E.B. Курильчик, А.Ю. Азов, Ю.А. Менделева, M.B. Таболкин. Дально-действующее знакопеременное изменение микротвердости металлических фольг при ионном и световом облучениях. // Поверхность. 2003. №.4. С.67-69.

А10. Д.И. Тетельбаум, Ю.А. Менделева, А.Ю. Азов. Дальнодействующие влияние облучения светом на микротвердость металлов в слоисто-гетерогенных системах. // Письма в ЖТФ. 2004. Т.30. В. 11. С.59-65.

All. Д-И. Тетельбаум, Е.В. Курильчик, Ю.А. Менделева, АЛО. Азов. О полярности изменений микротвердости в эффекте дальнодействия при облучении металлических фольг светом. // Известия РАН. 2006.

А12. Д.И. Тетельбаум, Е.В. Курильчик, Ю.А. Менделева, А.Ю. Азов. Влияние предрадиаци-онных термических отжигов и температуры внешней среды на поведение микротвердости в эффекте фотопамяти металлов. // Поверхность. 2006.

Введение 2

Глава 1. Обзор литературных данных:

1.1. Разновидности эффектов дальнодействия7

1.2. Эффект дальнодействия при ионной имплантации в режиме высоких доз (высокодозный эффект дальнодействия) 10

1.3. Эффект дальнодействия при ионной имплантации в режиме малых доз (ма-лодозный эффект дальнодействия) 20

1.4. Эффект дальнодействия при плазменной обработке поверхностей26

1.5. Влияние фотонного облучения на свойства металлов и сплавов 28

1.6. Модели, предложенные для объяснения проявлений эффектов дальнодействия 34

Постановка задач

Глава 2. Эффект дальнодействия при ионной бомбардировке в режиме малых доз

2.1. Проверка возможного влияния радиационного нагрева 44

2.2. Влияние пострадиационных отжигов 46

2.3. Влияние предварительной термической обработки на МЭД 49

2.4. МЭД при облучении стопок фольг 52

2.5. Изменение элементного состава металлов как проявление малодозного эффекта дальнодействия 60

Глава 3. Эффект дальнодействия при маломощном фотонном облучении металлических фольг - эффект фотомеханической памяти металлов (ФПМ)

3.1. Выяснение возможной роли термического нагрева 70

3.2. Основные закономерности влияния слабых фотонных потоков на микротвердость металлических фольг 71

3.3. ФПМ для случая облучения стопок фольг 81

Глава 4. Модели дальнодействующего влияния при малодозном ионном и маломощном фотонном облучениях

4.1. Модельные представления МЭД 85

4.2. Качественная модель влияния фотонного облучения --94

Актуальность темы

Эффект дальнодействия (ЭД) заключается в изменении структуры и свойств твердых тел на глубинах, значительно превышающих область первичного выделения энергии, при взаимодействии энергетических (корпускулярных) потоков с поверхностью твердых тел.

Первоначально эффект был связан с проблемами ионной имплантации. Он оказался настолько сложным и многогранным, что будучи обнаруженным в 60-ых годах 20 века, до сих пор продолжает открывать все новые «грани», которые зачастую заставляют по-новому взглянуть на эффект в целом.

Ионная имплантация уже давно применяется не только в полупроводниковых технологиях, но и как метод модификации структуры и свойств различных, в том числе, металлических материалов. Существенным недостатком ионной имплантации, с точки зрения имплантационной металлургии, является малая глубина проникновения ионов (толщина модифицированного слоя), что ограничивает широкое применение метода. Тот факт, что при ионной имплантации имеет место ЭД, до некоторой степени снимает эту проблему. Особый интерес представляет область малых доз, позволяющая существенно сократить время обработки и исключить эффекты, связанные с нагревом и деградацией поверхности. ЭД при малых дозах - малодозному эффекту дальнодействия (МЭД) было посвящено довольно большое количество работ, однако для установления его природы требовались дополнительные исследования.

Впоследствии, по мере исследований процессов, протекающих при различных видах обработки поверхностей твердых тел (таких как ионно-лучевая, лазерная, химическая, электрохимическая, механическая и др.), сопровождающихся перемещением и взаимодействием различного типа дефектов, дальнодействующие изменения структуры и свойств обнаруживались практически при всех видах воздействия (если подобрать определенные условия обработки). Данное обстоятельство в перспективе позволяет связать между собой и обобщить на первый взгляд совершенно разные явления. Чтобы разобраться в природе этих явлений целесообразно в качестве модельного использовать такой вид энергетического воздействия, который позволял бы по возможности исключить из рассмотрения побочные факторы, имитирующие эффект, и в то же время сохранял бы наиболее важные факторы внешних воздействий, такие как вложенная энергия, скорость ее введения (интенсивность). Одним из наиболее подходящих видов воздействия, удовлетворяющим этим требованиям, служит в принципе облучение слабыми (не вызывающими существенного нагрева) фотонными потоками, например, светом. Использование световых потоков, будучи чрезвычайно простым и контролируемым способом для практической реализации, позволяет за разумное время достаточно всесторонне изучить закономерности влияния различных факторов. Однако, к началу выполнения работы не было сведений о дальнодействукяцем влиянии слабых световых потоков на твердые тела, в т.ч. на металлы. Опубликованные результаты по влиянию света на свойства твердых тел относились либо к мощным импульсным воздействиям (облучение лазерными пучками, вызывающее ударные волны), либо к изменению свойств материала непосредственно во время воздействия и (или) в области поглощения света («фотопластический» и «фотомеханический» эффекты). Таким образом, тема работы является актуальной.

Цель работы

Экспериментальное получение дополнительной информации о закономерностях малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении, установление и изучение закономерностей дальнодействующего влияния облучения светом на микротвердость металлов.

Научная новизна работы

1. Получены новые данные об особенностях малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении: показано, что результаты не могут быть следствием побочных факторов; установлены новые особенности эффекта для стопок фольг, изучено влияние предварительных и пострадиационных отжигов, установлены структурные изменения, обусловленные эффектом дальнодействия.

2. Впервые установлено явление сверхглубокого проникновения атомов имплантированной примеси (В, Р) и атомов отдачи (А1), а также изменение соотношения компонентов сплава на обратной стороне фольги при малодозном ионном облучении.

3. Впервые обнаружено дальнодействующее влияние маломощного фотонного облучения на микротвердость металлических фольг (эффект фотомеханической памяти металлов) и изучены закономерности эффекта.

Практическая значимость работы Продемонстрирована возможность целенаправленного изменения свойств металлических фольг путем облучения светом. Полученные результаты в области малодозного эффекта дальнодействия могут быть использованы при экспрессной модификации свойств металлов ионными пучками.

Положения, выносимые на защиту

1. Установленные в работе новые закономерности малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении согласуются с механизмом эффекта дальнодействия, связанным с влиянием на систему дефектов акустических волн, возбуждаемых ионами.

2. Малодозный эффект дальнодействия при ионном облучении сопровождается массо-переносом, проявляющимся в изменении элементного состава сплава и аномальном переносе имплантируемой примеси, обнаруживаемых на стороне фольги, противоположной облучаемой.

3. Облучение металлов слабыми световыми потоками вызывает дальнодействующие изменения механических свойств. Закономерности этого эффекта свидетельствуют о том, что наиболее вероятной причиной его является влияние акустических волн, возникающих при облучении системы металл-естественный окисел.

Личный вклад автора

Основные эксперименты были спланированы автором совместно с научным руководителем. Самостоятельно выполнялись подготовка образцов, исследования механических свойств (измерения микротвердости). Ионная имплантация производилась вед.инж. НИФТИ В.К.Васильевым, В.Л.Шаргелем, а также самостоятельно автором. Структурные исследования осуществлялись автором. Исследования диффузионных свойств выполнялись совместно с ФТИ Уро РАН (В.Я.Баянкин). Анализ результатов и разработка моделей производились совместно с научным руководителем.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 11th International conference on ion beam modification of materials (IBMM, Amsterdam, August 31- September 4, 1998). 4 Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации " (Н.Новгород ,9-11 июня 1998). 28 Международная конференция по физики взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 25-27 мая, 1998). Конференция «Структура и свойства твердых тел» (Н.Новгород, 27 - 28 сентября 1999). XIV Международная конференция. (Звенигород, Россия, 30 августа-3 сентября, 1999). XXIX Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. (Москва, 31 мая-2 июня, 1999). 5 межгосударственный семинар «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-V)». (Обнинск, 14-17 июня 1999 ). V Всероссийский семинар «Физико-химические основы ионной имплантации» (Н. Новгород, 11-13 октября 2000). 7th Russian-Japanese International Symposium «On interaction of fast charged particles with solids» (N. Novgorod, October 9- 16, 2000). XI конференция по химии высокочистых веществ (H. Новгород, 15-18 мая 2000). XXX Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 29-31 мая 2000). European Material Conference (E-MRS-2000) (Strasbourg, May 30 - June 2, 2000). XXXI Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, МГУ, 28 - 30 мая 2001 г.). Всероссийская научно-техническая конференция «Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов» (Уфа, сентябрь, 2001). Конференция «Взаимодействие ионов с поверхностью» (Звенигород, 27-31 Августа, 2001).Конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-VI)» (Обнинск, 12 - 15 июня 2001 г.). IV International Conference on Modification of Properties of Surface Layers of Non-Semiconductor Materials using particle beams (Feodosia, August 27-30, 2001). XI Межнациональное совещание «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 25 - 30 июня 2001 г.).Отчетная конференция-выставка по подпрограмме «Транспорт» (Москва-Звенигород, 11-13 февраля 2002 г.). IV International symposium ION 2002 (June 10-13, 2002, Kazimierz Dolny, Poland). VI Всероссийский семинар «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (15-17 октября 2002, Нижний Новгород). Fifth International Ural Seminar on Radiation Damage Physics of Metals and Alloys (February 23 - March 1 2003, Snezhinsk, Russia). Конференция «Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий (MHT-VII)» (16-20 июня 2003 г., Обнинск). VII Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Нижний Новгород, 26-29 октября 2004 г.). 2-nd International Workshop "Relaxed, nonlinear and acoustic optical processes; materials - growth and optical properties" -RNAOPM'2005 (June 01-05, 2005, Lutsk, Ukraine). 43-я Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» (Вологда, 26-30 сентября, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 46 работ, в том числе 11 статей в реферируемых научных журналах. Список основных публикаций приведен в конце диссертации.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов. Общий объем диссертации составляет 113 страниц, включая 8 таблиц и 59 рисунков. Список цитируемой литературы, содержит 137 наименований.

выводы

1. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что изменения микротвердости при малодозном эффекте дальнодействия не являются следствием влияния побочных факторов и представляют собой объективное фундаментальное явление.

2. Исходное состояния образца не влияет на ключевые (универсальные) параметры эффекта (такие, как энергетический порог и положения максимумов на дозовой зависимости).

3. При исследовании малодозного эффекта дальнодействия в системах (стопках) металлических фольг обнаружено влияние нижележащих образцов на изменения микротвердости в вышележащих фольгах, это свидетельствует в пользу модели, связывающей малодозный эффект дальнодействия с действием акустических волн, возбуждаемых при облучении.

4. Одним из направлений малодозного эффекта дальнодействия служит перенос массы (имплантированных ионов и атомов отдачи) на аномально большие расстояния.

5. Обнаружено новое явление - дальнодействующее влияние маломощного фотонного облучения на механические свойства металлических фольг. Установлено, что зависимость микротвердости от дозы облучения носит немонотонный характер, сходный с характером изменения микротвердости в малодозном эффекте дальнодействия при ионном облучении. Закономерности влияния фотонного и ионного облучений для стопок фольг также аналогичны. В отличие от случая ионного облучения, при облучении светом имеет место релаксация изменений микротвердости, с энергией активации (для фольг пермаллоя-49) ~0,2 эВ. Показано, что необходимое условие проявление эффекта при облучении одиночных фольг и фольг в стопках - наличие естественного окисла на стороне, обращенной к световому пучку. При облучении нефильтрованным светом лампы накаливания микротвердость изменяется только на обратной стороне фольги, тогда как при облучении светом, в котором отсутствуют фотоны с к<0,65 мкм, изменения микротвердости происходят с обеих сторон фольги.

6. Обсуждены модели малодозного эффекта дальнодействия при ионном облучении и предложена качественная модель дальнодействующего влияния маломощного светового облучения. Сделан вывод о том, что в обоих случаях действие возбуждаемых при облучении акустических волн наиболее адекватно объясняет экспериментальные результаты с учетом специфики каждого из видов облучения.

Заключение

Исследование эффектов дальнодействия при ионном и маломощном фотонном облучениях позволило установить ряд общих закономерностей и в то же время выявило отличия. Естественной явилась попытка объяснить оба эффекта с единых позиций и построить качественную модель, которая бы не расходилась с экспериментальными данными. Нам не удалось в рамках поставленной работы объяснить все наблюдаемые закономерности. Учитывая сложность явлений и ограниченность применяемых методов исследования, такая задача была бы преждевременной. Однако, проведенные исследования позволили установить наиболее важные особенности эффектов и выявить «болевые точки» в их интерпретации, которые требуют дальнейших экспериментальных и теоретических исследований. В качестве примера можно привести наличие энергетического порога в МЭД, выяснение природы его универсальности, изучение влияния внутреннего фактора в эффекте ФПМ, прямое обнаружение акустических волн при облучении ионами и светом и т.д. Эти факторы должны исследоваться с применением всего арсенала современной экспериментальной и теоретической физики. Несомненно, это изучение эффекта дальнодействия создает благоприятные условия для исследователей и имеет перспективу разнообразных практических применений.

1. Павлов П.В. Характеристики фотодиодов, полученных путем бомбардировки кремния ионами бора. / П.В.Павлов, Е.И.Зорин, Д.И.Тетельбаум // ФТТ. 1966. - Т.8. -С.750.

2. Гусева М.И. Исследование в электромагнитном изотопном сепараторе распыляющего действия высокоэнергетических ионов и их внедрения в металл: диссертация на соискание ученой степени канд.физ.-мат.наук. / Гусева М.И. Москва, ИАЭ им.И.В.Курчатова. 1962.

3. Gardner Е.Е. Nitrogen and boron bombardment of single crystal silicon. / E.E.Gardner, G.N.Schwuttke, H.M.De Angelis. // Bull. Amer. Phys. Soc. Ser. II. 1967. - V.12. - P.l 119.

4. Исследование эффекта дальнодействия при высокодозной ионной имплантации в металлы. / О.Г.Бахарев и др.. // Металлофизика и новейшие технологии. 1999. -Т.21, №8. - С.61-70.

5. Шулов В.А. Влияние ионной имплантации на химический состав и структуру поверхностных слоев жаропрочных сплавов. / В.А.Шулов // Известия ВУЗов. Физика. -1994. -№5. С.72-91.

6. Tetelbaum D.I. Long-range effect at low-dose ion and electron irradiation of metals. / D.I.Tetelbaum, E.V.Kurilchic, N.D.Latisheva. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B. 1997. - V.127/128. - P.153-156.

7. Перевощиков В.А. Особенности абразивной и химической обработки поверхности полупроводников. / В.А.Перевощиков, В.Д.Скупов Н.Новгород: Изд.ННГУ, 1992198 с.

8. Ионная имплантация. / Под ред. Дж.К.Хирвонена. М.:Метеллургия,1985. - 392 с.

9. Аброян И.А. Физические основы электронной и ионной технологии. / И.А.Аброян, А.Н.Андронов, А.И.Титов. М.:ВШ, 1984. - 320 с.

10. П.Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. / Ф.Ф.Комаров М.:Металлургия, 1990.-216 с.

11. Диденко А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц.на поверхность металлов и сплавов. / А.Н.Диденко, А.Е.Лигачев, И.Б.Куракин М.:Энергоатомиздат, 1987 - 184 с.

12. Плешивцев Н.В. Защита от коррозии металлов, сплавов и сталей ионной бомбардировкой (обзор). / Н.В.Плешивцев, Е.А.Красиков // Метеллы 1995. - №4 - С.98-129.

13. Гусева М.И. Эффект дальнодействия при имплантации ионов N+, В+ и С+ в титановый сплав. / М.И.Гусева, А.М.Смыслов // Поверхность. 2000. - №6. - С.68-71.

14. Кричевер Е.И. Влияние низкотемпературной имплантации азота на субструктуру твердых сплавов. / Е.И.Кричевер // Физика и химия обработки материалов. 1990. -№3. - С.25-27.

15. Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации. / А.Н.Диденко и др. // Поверхность 1989. - №3. - С.120-131.

16. Радиационные нарушения в монокристаллах молибдена при ионном облучении. / В.Н.Быков и др. // Кристаллография. 1977. - Т.22, В.1. - С.138-143.

17. Структурные изменения глубинных слоев материала после модификации ионными пучками и природа его упрочнения. / А.Н.Диденко и др. // ДАН СССР. 1987. -Т.296. -С.869-871.

18. Шаркеев Ю.П. Дислокационные структуры и упрочнение ионно-имплантированных металлов и сплавов. / Ю.П.Шаркеев, А.Н.Диденко, Э.В.Козлов // Известия ВУЗов. Физика. 1994. - №5. - С.92-108.

19. Didenco A.N. Observation of deep dislocation structures and "long-range effect" in ion-implanted a-Fe. / A.N.Didenco, E.V.Kozlov, Yu.P.Sharkeev // Surface Coat. Techn. 1993. -V.56.-P.97.

20. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации. / Ю.П.Шаркеев и др. // Метеллы. 1998. -№1. - С.109-115.

21. Таран А.А. Изменение дислокационной структуры в монокристаллах вольфрама, облученных ионами аргона. / А.А.Таран, З.Б.Батуричева, Э.Ф.Чайковский // Поверхность. 1988 - №2. - С. 146-148.

22. Крейндель Ю.Е. Фазовые превращения нетепловой природы и эффекты дальнодействия при бомбардировке сплавов ионами газов. / Ю.Е.Крейндель, В.В.Овчинников // Физика и химия обработки материалов. 1991. -№3. - С. 14-20.

23. Нетепловые фазовые превращения и эффекты дальнодействия при облучении сплавов ускоренными ионами. / С.Н.Бородин и др. // Письма в ЖТФ. 1989. - Т. 15, В. 17. -С.51-55.

24. Гусева М.И. Ионная имплантация в неполупроводниковые материалы / М.И.Гусева // Итоги науки и техники. Физические основы лазерной и пучковой технологии. 1989. -Т.5. - С.5-54.

25. Повышение циклической прочности металлов и сплавов методом ионной имплантации. / Б.Г.Владимиров и др. // Поверхность. 1982. - №7. - С.139 - 147.

26. Кривелевич С.А. Волны переключения и эффекты дальнодействия. / С.А.Кривелевич // Вестник ННГУ им.Н.И.Лобачевского. Сер.Физика твердого тела. -1998. -В.2. С.71-78.

27. Тетельбаум Д.И. Об энергетическом пороге эффекта дальнодействия при ионном облучении тонких фольг металлов. / Д.И.Тетельбаум, Е.В.Курильчик // Высокочистые вещества. 1995. - №2. - С.98-100.

28. Влияние экранирования на эффект дальнодействия при ионном облучении металлических фольг. / Д.И.Тетельбаум и др. // Металлы. 1996. - №5. - С.114-116.

29. Кузнецов Г.Д. Влияние ионной бомбардировки на структурные и фазовые превращения при химико термической обработке в тлеющем разряде. / Г.Д.Кузнецов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1981. - №11. - С.21-27.

30. Козлов Э.В. Физическая картина модификации поверхностных слоев и объема металлов и сплавов при воздействии низкоэнергетической плазмы. / Э.В.Козлов, И.В.Терешко, Н.А.Попова// Известия ВУЗов. Физика. 1994. - №5. - С.127-140.

31. Модификация свойств металлов под действием мощных ионных пучков. / А.Д.Погребняк и др. // Известия ВУЗов. 1987. - №1. - С.52-65.

32. Формирование дефектной структуры при воздействии на металлы плазмы газового разряда. / Э.В.Козлов и др. // Известия ВУЗов. Физика. 1992. - №1. - С.14-19.

33. Бабад-Захряпин А.А. Атермические эффекты в меди при облучении низкоэнергетическими ионами. / А.А.Бабад-Захряпин, В.А.Попенко // Поверхность. 1987. - №7. -С.139-140.

34. Лущик Ч.Б. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах. / Ч.Б.Лущик, А.Ч.Лущик. -М.: Наука. 1989. -262с .

35. Коваленко B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазеров. / В.С.Коваленко Киев.: Вища школа. - 1977. - 142с.

36. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов излучением лазера. / Л.И.Миркин М.: издательство МГУ. - 1975. - 393с.

37. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения. / Дж.Рэди М.: Мир. - 1974. -468с.

38. Криштал М.А. Структура и свойства сплавов, обработанных лучами лазера. / М.А.Криштал М.:Металлургия. - 1973. - 192с.

39. Действие излучения большой мощности на металлы. / С.И.Анисимов и др.. М,: Наука.-1970.-235с.

40. Действие мощных световых потоков на металлы. / С.И.Анисимов и др.. // ЖТФ. -1966. Т.36, №7. - С.1273 - 1284.

41. Концентрация носителей заряда в полупроводнике, освещенном оптическим квантовым генератором. / Л.М.Блинов и др.. // ФТТ. 1967. - Т.9, №3. - С.854 - 863.

42. Поглощение лазерного излучения и разрушение в полупроводниках. / А.А.Гринберг и др.. // ФТТ. 1967. - Т.9, №5. - С.1390 - 1397.

43. Изменение отражательной способности некоторых полупроводников при возбуждении их излучением ОКГ. / А.М.Бонч-бруевич и др.. // ЖТФ. 1968. - Т.38, №4. - С.677 - 685.

44. Берсукер И.Б. Вибронные взаимодействия в молекулах и кристаллах. / И.Б.Берсукер, В.Э.Полингер. -М.: Наука. 1983. - 336с.

45. Кашкаров П.К. Образование дефектов в полупроводниках при импульсном лазерном облучении. /П.К.Кашкаров, В.Ю.Тимошенко. // Поверхность. 1995. - №6. - С.5 - 34.

46. Создание дефектов в твердых телах при распаде электронных возбуждений. /М.И.Клингер и др.. // УФН. 1985. - Т.147, №3. - С.523 - 558.

47. Статистическое взаимодействие электронов и дефектов в полупроводниках. / В.Л.Винецкий. и др.. Киев.: Наукова думка. - 1969. - 187с.

48. Шалаев A.M. Радиационно-стимулированные процессы в металлах. / А.М.Шалаев. -Москва.: Энергоатомиздат. 1988. - 176с. Шалаев A.M. Радиационно-стимулированное изменение электронной структуры. / А.М.Шалаев, А.А.Адаменко. - М.:Атомиздат. - 1977. - 176с.

49. Finnis M.W. Vacancy formation energy and volumes in simple metals. / M.W.Finnis, M.Sachdev // J. Phys. F: Metal Phys. 1976. - V.6, N.6. - P.965-978.

50. Popovic Z.D. On the vacancy formation energy and volume of simple cubic metals. / Z.D.Popovic, J.P.Carbotte, G.R.Piercy // J. Phys. F: Metal Phys. 1974. - V.4, N.2. - P.351-360.

51. Гуров К.П. Основания кинетической теории. Метод Н.Н.Боголюбова / К.П. Гуров. -М.:Наука,-1966.-352с.

52. Glyde H.R. Relation of vacancy formation and migration energies to the Debye temperature. / H.R. Glyde // Phys.Chem.Solids. 1967. - V.28, N.8. - P. 2061-2073.

53. Tewory V.K. On a relation between the monovacavcy formation energy and Debye temperature for metals. / V.K. Tewory // J. Phys. F: Metal Phys. 1973. - V.3, N.4. - P.704-708.

54. Мосс Т. Оптические свойства полупроводников. / Т. Мосс. М.:ИЛ. - 1961. - 304с.

55. Хмелевская B.C. Неустойчивость в металлических материалах, облученных лазером. / В.С.Хмелевская, В.Г Малынкин, Е.В.Базалев // Письма в ЖТФ. 1994. - Т.20, В.23. -С.21-25.

56. Хайбулин И.Б. Импульсный отжиг полупроводников. Состояние проблемы и нерешенные вопросы. / И.Б.Хайбулин, Л.С.Смирнов // ФТП. 1985. - Т. 19, №4. - С.569 - 591.

57. Плавление полупроводников под действием импульсного лазерного излучения. / С.Ю. Карпов и др. // ФТП. 1986. - Т.20, №11. - С. 1945 - 1969.

58. Эффект изменения электропроводности полупроводниковых кристаллов при прохождении ударной волны от импульса излучения ОКГ. / Л.И.Иванов и др. // ЖЭТФ. 1974. -Т.67.-С.148- 155.

59. Влияние лазерного облучения на поверхностные электронные состояния германия. / П.К.Кашкаров и др. // Поверхность. 1982. -№12. - С.47 - 53.

60. Кашкаров П.К. Нетермические процессы в полупроводниках при лазерном облучении. / П.К.Кашкаров, В.Ф.Киселев. // Известия РАН. Сер.физ. 1986. - Т.50, №3. - С.435 - 439.

61. Киселев В.Ф. Электронные явления в адсорбции и катализе на полупроводниках и диэлектриках. / В.Ф.Киселев, Ф.В.Крылов. М.: Наука. - 1979. - 234с.

62. Болтакс Б.И. Диффузия и точечные дефекты в полупроводниках. / Б.И.Болтакс. -Л.:Наука,- 1972.-384с.

63. Эффект дальнодействия при облучении поверхности. / А.А.Козьма и др. // ФММ. -1991. -№7. С.168-175.

64. О влиянии легирования и освещения на микротвердость монокристаллов полупроводников. / Ю.Х.Векилов и др. // Известия РАН. Сер.неорг.мат. 1966. - T.l 1, №4. - С.636.

65. Новиков Н.Н. Относительно возможной природы электромеханического и концентрационного эффектов. / Н.Н.Новиков // Украинский физический журнал. 1972. - Т. 17, №5.- С.724 733.

66. К механизму остаточного фотомеханического эффекта. / А.Б. Герасимов и др. // ФТТ.- 2000. Т.42, В.4. - С.683-684.

67. О распределении величины микротвердости по глубине образца. / А.Б. Герасимов и др. // ФТТ. 1999.-Т.41, В.7. - С. 1225-1227.

68. Влияние режима формирования отпечатка на оценку величины фотомеханического эффекта. / А.Б. Герасимов и др. // ФТТ. 1998. - Т.40, №3. - С.503-504.

69. Федорович Ю.В. Электронно-ионное равновесие на реальной поверхности полупроводников. / Ю.В.Федорович, В.А.Фогель //ФТП. 1969. - Т.З, №6. - С.840 - 846.

70. Фролов О.С. О механизме медленных изменений потенциала на реальной поверхности германия и кремния. / О.С.Фролов, О.В.Снтко, Г.Ф.Романова //Украинский физический журнал. 1969. - Т. 14, №4. - С.585 - 596.

71. Кинетика электродных процессов. / А.Н.Фрумкин и др.. 1952. - МГУ. - 28с.

72. Влияние света на микротвердость металлов. / Герасимов А.Б. и др.. // ФизХОМ. -2003. №4. - С.5-8.

73. Кузьменко П.П. Фотомеханический эффект в сурьме. / П.П.Кузьменко, Н.Н.Новиков, Н.Я.Горидько // ФТТ. 1962. -Т.4, В. 10 - С.2656-2659.

74. Кузьменко П.П. Фотомеханический эффект в титане. / П.П.Кузьменко, Н.Н.Новиков, Н.Я.Горидько // УФЖ. 1963. - Т.8, №1. - С.166-120.

75. Сильно возбужденные состояния в кристаллах. / В.Е.Егоруппсин и др. // Известия ВУЗов. Сер.Физика. 1987. -Т.30, №1. - С.34-51.

76. Кацнельсон А.А. Микроскопическая теория неоднородных структур. / А.А.Кацнельсон, А.И.Олемской. М.: МГУ. - 1987. - 334с.

77. Олемской А.И. Перестройка конденсированного состояния атомов в условиях интенсивного внешнего воздействия. / А.И.Олемской, В.А.Петрунин // Известия ВУЗов. Сер.Физика. 1987. -Т.30, №1. - С.82-121.

78. Влияние упругих волн, возникающих при ионной бомбардировке, на структурное совершенство полупроводниковых кристаллов. / П.В.Павлов и др. // ФТП. 1986. -Т.20, В.З. - С.503-507.

79. Хмелевская B.C. Диссипативные структуры в металлических материалах после облучения и других видов сильного воздействия. / В.С.Хмелевская, В.Г.Малынкин. // Материаловедение. 1989. - №2. - С.25-32.

80. Хмелевская B.C. Неравновесные состояния и локальная перестройка кристаллической решетки, индуцированные ионным облучением. / В.С.Хмелевская, В.С.Карпошин, В.Г.Малынкин // Поверхность. 1998. -№6. - С.95-101.

81. Ахманов С.А. Самофокусировка и дифракция света в нелинейной среде. / С.А.Ахманов, А.П.Сухоруков, Р.В.Хохлов // Успехи физических наук. 1967. - Т.93,1. B.1. С.19 - 70.

82. Рабинович М.И. Введение в теорию колебаний и волн. / М.И.Рабинович, Д.И.Трубецков. М.:Наука. - 1984. - 432с.

83. Мартыненко Ю.В. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации. / Ю.В.Мартыненко // Итоги науки и техники. Сер. Пучки заряженных частиц и твердое тело. М.: ВИНИТИ. 1991. - Т.7. - С.82-112.

84. Калиниченко А.И. Возбуждение акустических колебаний пучками заряженных частиц малой плотности. / А.И.Калиниченко, В.Т.Лазурик-Эльцуфин // ЖЭТФ. 1973. -Т.65, В.6(12). - С.2364—2368.

85. Жуков В.П. Расчет пиков смещения в приближении сплошной среды. /В.П.Жуков, А.В.Демидов // Атомная энергия. 1985. - Т.59, В.1. - С.29-33.

86. Жуков В.П. /В.П.Жуков, А.А.Болдин // Атомная энергия. 1987. - Т.63, В.6.1. C.375-379.

87. Carter G. /G.Carter //Rad.Eff.Lett. 1980. - V.50. - Р.105-109.

88. Rauschenbach В. A Simple Approach to the Analysis of Ion Collision Cascade in Solids Based on the Shock Wave Model. /B.Rauschenbach, K.Hohmuth // Phys.St.Sol. 1983. -V.75,N.l. - P. 159-168.

89. Жуков В.П. Роль ударной волны в радиационном повреждении твердых тел при низких энергиях атома отдачи. / В.П.Жуков, А.В.Рябенко // Препринт МИФИ. М. -1983.-18с.

90. Mayers S.M. / S.M.Mayers // J. of Vacuum Science and Technology. 1980. - V.17. -P.310-314.

91. Martynenko Yu.V. /Yu.V.Martynenko, P.G.Moskovkin // Rad. Eff. and Deffects in Solids. 1991. -V.117. -P.321-328.

92. Семин Ю.А. Усиление генерируемых ионной бомбардировкой упругих волн при распространении в кристалле с кластерами дефектов. / Ю.А.Семин, В.Д.Скупов, Д.И.Тетельбаум // Письма в ЖТФ. 1988. - Т. 14, В.З. - С.273-275,

93. Ю4.Адлене Д.З. Генерация упругих волн в имплантируемых твердых телах.

94. Д.З.Адлене, Л.И.Пранявичус // Поверхность. 1984. - №5. - С.100-105.

95. Исследование упругих колебаний в твердом теле в процессе ионной имплантации.

96. И.П.Пожела и др. // Поверхность. 1985. -№2. - С.38-42.

97. Юб.Горшков О.Н. Возникновение упругих волн в кристаллах кремния при химическом травлении поверхности. / О.Н.Горшков, В.А.Перевощиков, В.Д.Скупов // Поверхность. 1989. -№7. - С.155-157.

98. Ю7.Кулемин А.В. Ультразвук и диффузия в металлах. / А.В.Кулемин. М.: Металлургия,-1978.-200с.

99. Ю8.Бакай А.С. О влиянии звука на диффузию в твердом теле. / А.С.Бакай, Н.П.Лазарев // ФТТ. 1984. - Т.26, В.8. - С.2504-2506.

100. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации. / Ю.П.Шаркеев и др.. // Металлы. 1998. -№1. - С.109-115.

101. Martynenko Yu.V. / Yu.V.Martynenko, P.G.Moskovkin // Preprint IAE-5438/6. Moscow.- 1991.

102. Мартыненко Ю.В. Механизмы изменения глубоких слоев твердого тела при ионной бомбардировке. / Ю.В.Мартыненко, П.Г.Московкин // Поверхность. 1991. - №4. -С.44-50.

103. И5.Девятко Ю.Н. Неравновесный фазовый переход в системе взаимодействующих броуновских частиц. / Ю.Н.Девятко, В.Н.Тронин // ДАН СССР. 1988. - С.85-88.

104. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. / С.С.Горелик. -М. .-Металлургия. 1967. - 403с.

105. Возврат и рекристаллизация металлов. /Под ред. В.Н.Розенберга. -М.:Металлургия. 1966. - 326с.

106. И 8.Ползучесть и возврат. / Перевод с англ. -М.:ГосНТИ. 1961. -412с.

107. Тихонов А.С. Деформируемость металлов и сплавов. / А.С.Тихонов, В.Г.Осипов, С.И.Булат. М.:Наука. - 1971. - 132с.

108. Тетельбаум Д.И. Эффект дальнодействия в составных металлических мишенях при малых дозах облучения. / Д.И.Тетельбаум, Е.В.Курильчик, Н.Д.Латышева. // Неорганические материалы. 1999. - Т.35, №4— С.1 - 5.

109. Тетельбаум Д.И. Закономерности дальнодействующего влияния ионного облучения на микротвердость экранированных фольг пермаллоя. / Д.И.Тетельбаум, Е.В.Курильчик, Е.Е.Доценко. II Вестник ННГУ. Сер. Физика твердого тела. 1998. -№.2.-С. 140- 150.

110. Акулов Н.С. Дислокации и пластичность. / Н.С.Акулов. М:.Наука. - 1958. - 121с.

111. Лазарев В.Б. Химические и физические свойства простых оксидов металлов. / В.Б.Лазарев, В.В.Соболев, И.С.Шаплыгин. М.:Наука. - 1983. - 239с.

112. Физико-химические свойства окислов. /Под ред. Г.В.Самсонова. -М.:Металлургия. 1978. - 471с.

113. Герцрикен С.Д. //Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе. / С.Д.Герцрикен, И.Я.Дехтяр. М.: Изд-во физ.-мат. литературы. - 1960. - 564с.

114. Лариков Л.Н. //Структура и свойства металлов и сплавов. Диффузия в металлах и сплавах. Справочник. / Л.Н.Лариков, В.И.Исайчев. Киев: Наукова думка. - 1987. -510с.

115. Бокштейн Б.С. //Диффузия и структура металлов. / Б.С.Бокштейн. -М.:Металлургия. 1973. - 208с.

116. Массоперенос в гетерогенных материалах при воздействии высокоинтенсивными пучками заряженных частиц. / Г.А.Вершинин и др.. //Поверхность. 2000. - №5. -С.32-35.

117. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах. / А.Н.Диденко и др.. Томск: из-во НТЛ. - 2004. - 328с.

118. Ш.Богатов А.А. // Механические свойства и модели разрушения металлов. / А.А.Богатов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - 2002. - 329с.

119. Романов И.Г. Некоторые свойства ионно-имплантированных пленок нитрида титана. / И.Г.Романов, А.Л.Чеканов.// Поверхность. 1993. -№5. - С. 110-114.

120. Соловьев В.Н. К теории диффузионных процессов в неупорядоченных конденсированных средах. / В.Н.Соловьев, В.А.Хрисанов. // ФТТ. 1984. - Т.26, В.8. - С.2399-2404.

121. Дамаск А. Точечные дефекты в металлах. / А.Дамаск, Дж.Динс. М.: Мир. - 1966. -292 с.134а. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. / В.П.Алехин. М.: Наука. - 1983. - 280 с.

122. Такер Дж. Гиперзвук в физике твердого тела. / Дж.Такер, В.Рэмптон. М.: Мир. -1975.-454с.

123. Риссел X. Ионная имплантация. /Х.Риссел, И.Руге. М.:Наука. - 1983. - 360 с.

124. Горелик С.С. Материаловедение полупроводников и металловедение. / С.С.Горелик, М.Я.Дашевский. М.Металлургия. - 1973. - 496 с.

125. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

126. Тетельбаум Д.И. Дальнодействующее влияние слабого фотонного облучения (с длиной волны 0.95 мкм) на механические свойства металлов. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Письма в ЖТФ. 1998. - Т.24, В .23. - С.9-13.

127. Тетельбаум Д.И. Исследование методом стопок фольг эффекта дальнодействия в меди при ионном облучении и трении. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Известия РАН. Сер.физ. -1998. Т.62, №4. - С. 861-866.

128. Тетельбаум Д.И. Эффект фотомеханической памяти в металлах как проявление эффекта дальнодействия. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Вестник ННГУ. Серия ФТТ. 1998. - В.2. -С.157-161.

129. Тетельбаум Д.И. Малодозный эффект дальнодействия в радиационной физике металлов. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Радиационноя физика твердого тела: труды 7 Межнационального совещания, Севастополь, 29 июня 4 июля, 1998. - Москва, 1998. - С.337-341.

130. Тетельбаум Д.И. О механизме малодозного эффекта дальнодействия. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Известия РАН. Сер. физ. 2000. - Т.64, №4. - С.726-731.

131. Тетельбаум Д.И. Эффект дальнодействия в полупроводниках и металлах при облучении светом. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Вестник ННГУ. Серия ФТТ. 2000. - В.1(3). - С.263-270.

132. Тетельбаум Д.И. О применении метода измерения микротвердости прибором ПМТ-3 для исследования эффекта дальнодействия в твердых телах. / Д.И. Тетельбаум, А.Ю. Азов. // Вестник ННГУ. Серия ФТТ. 2001. - В.2(5). - С Л 20.

133. Тетельбаум Д.И. Влияние облучения светом на механические свойства металлов. / Д.И. Тетельбаум, А.Ю. Азов, П.И. Голяков. // Письма в ЖТФ. 2003. - Т.29, В.2. - С.35-41.

134. Tetelbaum D.I. The long-range influence of the ion and photon irradiation on the mechanical properties and on the composition of the permalloy-79. / D.I.Tetelbaum et al.. // Vacuum. -2003. V.70, No.2-3. - P.169-173.

135. Тетельбаум Д.И. Дальнодействующее знакопеременное изменение микротвердости металлических фольг при ионном и световом облучениях. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Поверхность. 2003. - №.4. - С.67-69.

136. Тетельбаум Д.И. Фоточувствительность механических свойств металлов как проявление эффекта дальнодействия. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Вестник ННГУ. Серия ФТТ. -2003. В. 1(6). - С.205-208.

137. Тетельбаум Д.И. Изменение элементного состава необлученных сторон фольг пермаллоя-79 как проявление малодозного эффекта дальнодействия. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Вестник ННГУ. Серия ФТТ. 2003. - В Л (6). - С Л 87-194.

138. Тетельбаум Д.И. Дальнодействующие влияние облучения светом на микротвердость металлов в слоисто-гетерогенных системах. / Д.И. Тетельбаум, Ю.А. Менделева, А.Ю. Азов. // Письма в ЖТФ. 2004. - Т.ЗО, вып.11. - С.59-65.

139. Тетельбаум Д.И. О полярности изменений микротвердости в эффекте дальнодействия при облучении металлических фольг светом. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Известия РАН. 2006. (принята в печать).

140. Tetelbaum D.I. The new photomechanical effect at irradiation of metals by light. / D. I.Tetelbaum et al.. // Proceedings of SPIE. 2006. (принята в печать).

141. Тетельбаум Д.И. Эффект дальнодействия в полупроводниках и металлах при облучении светом. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Структура и свойства твердых тел: тез.докл. на конференции, Нижний Новгород, 27 28 сентября 1999. - С. 137.

142. Тетельбаум Д.И. О механизме малодозного эффекта дальнодействия. / Д.И.Тетельбаум и др.. // Взаимодействие ионов с поверхностью: материалы XIV Международной конференции, Россия, Звенигород, 30 августа-3 сентября, 1999. С.49-52.

143. Тетельбаум Д.И. Эффект дальнодействия в твердых телах: роль примесей и дефектов. / Д.И. Тетельбаум, Е.В. Курильчик, А.Ю. Азов // XI конференция по химии высокочистых веществ, Нижний Новгород, 15-18 мая 2000. С. 229-231.

144. Tetelbaum D.I. The far-spreading influence of weak photon irradiation on the properties of metals and semiconductors. / D.I. Tetelbaum et al.. // Abstracts of the European Material Conference (E-MRS-2000), Strasbourg, May 30 June 2, 2000. - P.3.

145. Тетельбаум Д.И. Эффект дальнодействия в полупроводниках и металлах при облучении светом. / Д.И.Тетельбаум и др.. // тез.докл. конференции, Нижний Новгород, 1999. С.5.

146. Азов А.Ю. Роль температурного фактора в эффекте дальнодействия при ионном облучении. / А.Ю. Азов и др.. // тез.докл. XXXI Международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва, МГУ, 28 30 мая 2001. - С. 109.

147. А.Ю.Азов Эффект дальнодействия в изменении состава необлученной стороны фольги пермаллоя. / А.Ю.Азов и др.. // Радиационная физика твердого тела: труды XI Межнационального совещания, Севастополь, 25 30 июня 2001. - М.:НИИ ПМТ, 2001. - С.249 - 254.

148. Менделева Ю.А. Некоторые закономерности эффекта фотопамяти металлов. / Ю.А. Менделева и др.. // Физические и физико-химические основы ионной имплантации: тез.докл. VII Всероссийского семинара, Нижний Новгород, 26-29 октября 2004. С.56.

149. Тетельбаум Д.И. Некоторые вопросы упрочнения и разупрочнения металлов при облучении световыми потоками малой интенсивности. / Д.И. Тетельбаум и др.. // Актуальные проблемы прочности: тез.докл. 43-й Междунар. конф., Вологда, 26-30 сент. 2005. С.45.