高速重イオン照射したYFeOにおけるナノ構造形成

Nanostructure formation in YFeO irradiated with swift heavy ions

石川 法人   ; 田口 富嗣*

Ishikawa, Norito; Taguchi, Tomitsugu*

100MeV以上の高速重イオンをセラミックスに照射した際のヒロック形成とイオントラック形成を包括的に理解することが、照射損傷メカニズムを理解する上で重要である。本研究では、YFeOを対象として、電子的阻止能の高い領域での、様々なイオンエネルギー,イオン種の高速重イオン照射を行った。照射後に、透過型電子顕微鏡による観察データを解析し、ヒロック直径とイオントラック直径とが、常にほぼ同じ大きさであることが分かった。これまでの先行研究で、イオントラックの直径が、主に電子的阻止能に依存すること、さらには、その電子的阻止能依存性に対してイオン速度も補正効果として影響を与えることは知られていた。その影響は、イオン速度効果と呼ばれている。本研究により、ヒロックの直径と高さの電子的阻止能依存性に対しても、同様の傾向のイオン速度効果が現れることを初めて明らかにした。さらに、ヒロック直径と高さとの間に、1対1の相関関係が成り立っていることを突き止めた。この相関関係は、既存の熱スパイクモデルの枠組みで説明することができることも分かった。今回は、熱スパイクモデルに基づいて、ヒロック形成の動的プロセスを議論する。

Hillock formation is one of the important aspects of radiation-induced modification of solid material. To our knowledge this is first result showing that the hillock formation in ceramics is affected by the velocity effect. The present result include Se-dependences of hillock dimensions based on precise measurement using TEM (transmission electron microscopy). Hillock size is actually comparable to ion-track size in wide Se range. In addition, the results include important insight about the hillock formation mechanism including the thermal spike model.