离子束辐照导致纳米晶碳化硅非晶化的研究
发布时间：2022-01-12 03:17
碳化硅（SiC）是未来先进核能系统中极具潜力的核结构材料。提高SiC材料的抗辐照能力对它们在反应堆中的应用具有重要意义。由于晶粒边界（grain boundaries,GBs）对辐照产生的可移动点缺陷具有吸收和湮灭的作用,一般认为晶粒尺寸小于100 nm的纳米晶材料相比单晶材料可能具有更强的抗辐照能力。迄今,国内外对纳米晶SiC（nc-Si C）辐照损伤效应的研究还十分有限,对其相关损伤机制的认识尚不完全清楚。本工作分别使用5 MeV Xe、60 keV C和18 keV He离子在室温下对三种平均晶粒尺寸分别为2.7 nm、6.0 nm和19.7 nm的nc-SiC及单晶Si C薄膜进行辐照,然后利用Raman光谱技术研究了离子辐照导致薄膜的非晶化过程。Raman光谱的结果显示随着离子辐照剂量的增大,nc-SiC及单晶SiC表征Si-C振动的特征峰强度逐渐减弱,而与同核Si-Si和C-C键相关的振动峰强度逐渐增强,直至薄膜被完全非晶化,光谱形状不再发生明显变化。我们使用Raman光谱中Si-C振动峰的相对强度来表征受辐照薄膜的相对结构无序度,发现:（1）对于三种离子辐照,nc-SiC...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温气冷反应堆颗粒燃料元件结构示意图
统中具有重要的应用前景，例如用作高温气 3]（如图 1-1 所示）。除此以外，SiC 材料还和嬗变锕系元素用的惰性基体等[4-7]。因此核应用具有十分重要的意义。相比单晶材SiC (nc-SiC) 可能具有更强抗辐照能力，近关注[8-22]。但目前有关于 nc-SiC 离子辐照效伤机制的认识尚不完全清楚。基于此，本论下辐照了晶粒尺寸在 2-20 nm 之间的 nc-SiC技术对样品进行了测试，研究了不同样品的讨了晶粒尺寸和辐照离子种类对 nc-SiC 非iC 材料在先进核反应堆中的应用可能具有质及 nc-SiC 辐照效应的研究现状性质
图1-3 3C-、4H-和 6H-SiC 的立体堆积模型。SiC 晶体具有许多不同的结构，它们由 SiC 四面体采用不同的堆积方式见的 SiC 晶体有 3C-、4H-和 6H-SiC。其中，3C-SiC 属于立方结构（-和 6H-SiC 属于六方结构（α 相），它们的堆积方式如图 1-3 所示。了这三种常见 SiC 在 300 K 温度下的基本性质。相比其它结构的 SiC，射环境下具有更好的机械和力学稳定性，因此有可能更适合在核能系用[23]。本工作中使用的 nc-SiC 和单晶 SiC 样品均为 3C 结构。表1-1 300K 下 3C-，4H-和 6H-SiC 的基本性质[7, 24]。性质 3C-SiC 4H-SiC 6H-SiC空间群 T2dC46vC46v晶格常数/nm 0.4359a=0.3081c=1.0061a=0.3081c=1.5092密度/(g/cm3) 3.21 3.21 3.21
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅材料在核燃料元件中的应用[J]. 刘荣正,刘马林,邵友林,刘兵. 材料导报. 2015(01)
[2]ZnO纳米粒子光学模多声子拉曼光谱的尺寸限制效应研究[J]. 刘卯鑫,刘伟,付振东,张树霖. 光散射学报. 2007(04)
[3]SiC纳米棒光学声子的喇曼光谱[J]. 阎研,黄福敏,张树霖,朱邦芬,尚尔轶,范守善. 半导体学报. 2001(06)
本文编号：3583997
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温气冷反应堆颗粒燃料元件结构示意图
统中具有重要的应用前景，例如用作高温气 3]（如图 1-1 所示）。除此以外，SiC 材料还和嬗变锕系元素用的惰性基体等[4-7]。因此核应用具有十分重要的意义。相比单晶材SiC (nc-SiC) 可能具有更强抗辐照能力，近关注[8-22]。但目前有关于 nc-SiC 离子辐照效伤机制的认识尚不完全清楚。基于此，本论下辐照了晶粒尺寸在 2-20 nm 之间的 nc-SiC技术对样品进行了测试，研究了不同样品的讨了晶粒尺寸和辐照离子种类对 nc-SiC 非iC 材料在先进核反应堆中的应用可能具有质及 nc-SiC 辐照效应的研究现状性质
图1-3 3C-、4H-和 6H-SiC 的立体堆积模型。SiC 晶体具有许多不同的结构，它们由 SiC 四面体采用不同的堆积方式见的 SiC 晶体有 3C-、4H-和 6H-SiC。其中，3C-SiC 属于立方结构（-和 6H-SiC 属于六方结构（α 相），它们的堆积方式如图 1-3 所示。了这三种常见 SiC 在 300 K 温度下的基本性质。相比其它结构的 SiC，射环境下具有更好的机械和力学稳定性，因此有可能更适合在核能系用[23]。本工作中使用的 nc-SiC 和单晶 SiC 样品均为 3C 结构。表1-1 300K 下 3C-，4H-和 6H-SiC 的基本性质[7, 24]。性质 3C-SiC 4H-SiC 6H-SiC空间群 T2dC46vC46v晶格常数/nm 0.4359a=0.3081c=1.0061a=0.3081c=1.5092密度/(g/cm3) 3.21 3.21 3.21
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅材料在核燃料元件中的应用[J]. 刘荣正,刘马林,邵友林,刘兵. 材料导报. 2015(01)
[2]ZnO纳米粒子光学模多声子拉曼光谱的尺寸限制效应研究[J]. 刘卯鑫,刘伟,付振东,张树霖. 光散射学报. 2007(04)
[3]SiC纳米棒光学声子的喇曼光谱[J]. 阎研,黄福敏,张树霖,朱邦芬,尚尔轶,范守善. 半导体学报. 2001(06)
本文编号：3583997
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