多晶SrTiO 3 的制备及离子束辐照效应研究

发布时间：2023-06-18 03:48

　　核废物的最终安全处置问题,是制约核能可持续发展的关键因素之一,也是目前核工业界与核科学技术领域研究热点之一。具有钙钛矿结构(AB03)的晶体材料是固化高放射性核废物的优秀候选基材之一。钛酸锶(SrTiO3)是一种具有典型钙钛矿结构的材料,有望用来固化高放射性核废物中的90Sr及锕系元素,因此研究SrTiO3材料的耐辐照性能具有非常重要的现实意义。 本论文中,通过传统高温固相烧结方法制备得到具有致密性较好的多晶SrTiO3样品,并将样品进行切割及抛光处理；用能量为400keV的Ne离子束在低温(-77K)和室温(-300K)条件下分别进行了离子束辐照实验,辐照剂量分别为7×1014cm-2、1×1015cm-2,5×1015cm-2、1×1016cm-2及2×1016cm-2;用掠入射X射线衍射技术(GIXRD)对辐照前后的SrTiO3样品进行了结构表征。GIXRD谱分析结果： 1)当辐照剂量达到1×1016cm-2时,SrTiO3在低温实验下出现了明显的非晶化相变,而在室温辐照条件下没有出现非晶化相变,甚至增大辐照剂量到2x1016cm-2时,室温辐照条件仍然没有出现非晶化现象。 2)...

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 核能发展与核废物的产生
    1.2 核废物固化处置
    1.3 钙钛矿结构
    1.4 研究现状
第二章 背景知识
    2.1 核能损与电子能损
    2.2 离位阈能值
    2.3 晶体缺陷
    2.4 原子平均离位(dpa)
    2.5 材料辐照效应
第三章 实验方法和步骤
    3.1 样品制备
        3.1.1 样品制备过程
        3.1.2 样品抛光处理
    3.2 离子束辐照实验
    3.3 样品表征
第四章 实验结果与讨论
    4.1 未福照样品XRD表征
    4.2 SRIM模拟
        4.2.1 材料损伤及入射离子浓度分布
        4.2.2 入射粒子能量损失
    4.3 辐照结果
        4.3.1 低温辐照实验结果
        4.3.2 室温辐照实验结果
        4.3.3 退火效应
    4.4 结果讨论
        4.4.1 低温福照结果分析
        4.4.2 室温辐照实验结果分析
        4.4.3 Materials Studio模拟反位缺陷
第五章 VASP理论计算
    5.1 SrTiO₃基本性质的计算
        5.1.1 能带
        5.1.2 电子态密度
        5.1.3 Bader电荷
        5.1.4 晶格常数及弹性模量
    5.2 SrTiO₃缺陷的计算
        5.2.1 缺陷形成能
        5.2.2 不同缺陷对SrTiO₃的影响
        5.2.3 理论计算与实验结果对比分析讨论
第六章 总结与展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢



本文编号：3834719