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Structure of beam tracks induced by swift heavy ions in Bi$$_2$$Sr$$_2$$CaCu$$_2$$O$$_8$$ superconductors

高速重イオンによってBi$$_2$$Sr$$_2$$CaCu$$_2$$O$$_8$$超伝導体に誘起されたビームトラックの構造

笹瀬 雅人*; 岡安 悟; 山本 博之; 倉田 博基*; 北條 喜一

Sasase, Masato*; Okayasu, Satoru; Yamamoto, Hiroyuki; Kurata, Hiroki*; Hojo, Kiichi

重イオン照射によって半導体や絶縁体に円柱状欠陥が導入される。この形成には照射イオンの電子的素子能が重要な要素であると考えられている。しかしながら、われわれの最近の成果からイオンの速度もまた重要な要素であることがわかってきた。この論文では超伝導体Bi$$_2$$Sr$$_2$$CaCu$$_2$$O$$_8$$ (Bi-2212)に重イオン(Au$$^{8+,12+}$$, I$$^{8+,29+}$$, Br$$^{12+}$$, and Ni$$^{11+}$$、60-600MeV)を照射し、生成される円柱状欠陥を透過電子顕微鏡で調べた。イオンの速度大きくなると円柱状欠陥の平均の直径が小さくなり、またその分布も狭くなる。このことは照射イオンの平均自由行程の計算から核衝突の効果であることが説明できる。つまり、高速重イオン照射でも円柱状欠陥の生成には核衝突も少なからず影響を与えていることを示している。

Columnar defects are produced in semiconductor and insulator materials by swift heavy ion irradiation. It has been considered that the electronic stopping power of irradiating ions is the dominant factor in the formation of defects. However, our recent results suggest that ion-velocity is also an important parameter for use in describing this phenomenon. We investigate the columnar defects produced in Bi$$_2$$Sr$$_2$$CaCu$$_2$$O$$_8$$ (Bi-2212) superconductor by heavy ion irradiation (Au$$^{8+,12+}$$, I$$^{8+,29+}$$, Br$$^{12+}$$, and Ni$$^{11+}$$) in the energy range of 60-600MeV. From tansmission electron microscopy, it is shown that the diameters of columnar defects become smaller and their distribution become narrower with an increase in ion velocity. This is explained as an effect of nuclear collision by calculation of the mean free path for the irradiated ions. The present results imply that nuclear collisions strongly affect the formation of columnar defects, even for swift heavy ion irradiation.

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分野:Physics, Applied

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