GeV能量的Fe离子在C_(60)薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5keV/nm时,不同辐照剂量(5×1010—8×1013ions/cm2)下,在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。分析表明,Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。在辐照剂量达到一中间值1×1012ions/cm2,C60分子的损伤得到部分恢复,归因于电子激发引起的退火效应。通过对Raman数据的拟合分析,演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14cm2。

C_(60)薄膜在快重离子辐照下的结构稳定性研究

用傅立叶变换红外光谱、X射线衍射谱、X射线光电子谱和拉曼散射技术分析了能量为GeV量级的S、Fe、Xe、和U离子,以及120keV的H离子在室温下辐照多层堆积C60薄膜的结构稳定性,即快重离子在C60薄膜中由高密度电子激发引起的效应,主要包括C60分子的聚合、分子结构的损伤、新的高温-高压相的形成和晶态向非晶态的转变。

高能重离子辐照制备碳氮化合物材料研究

室温下,先用100—120keV的N离子注入类金刚石薄膜和石墨中,注入剂量5×1017至5×1018 cm-2,再用高能Xe、U、C60离子分别辐照注氮后的样品,然后用显微FTIR和Raman、XRD/XPS等手段进行分析表征,研究了实验样品中由辐照引起的新化学键和新相的产生。实验结果显示,高能重离子辐照可在所有样品中产生大量的CN键,高N浓度和大密度能量沉积导致sp3/sp2键比率的增加以及形成α-和β-C3N4必需的N-sp3C键的量的增加。C60离子辐照在注氮石墨样品中引起了ta-C、N=sp2C和N-sp3C键的形成;而高能离子辐照在注氮类金刚石薄膜样品中产生了α-和β-C3N4晶态夹杂物,其尺寸在1.4—3.6nm之间。

高电荷态离子引起的富勒烯离子的碎裂

离子在与富勒烯的相互作用过程中会导致C60分子的激发。处于低激发态的C60r+离子通过发射中性C2分子或带电的轻团簇碎片Cn+等非对称碎裂方式来耗散激发能,但如果激发能很高,笼形的C60r+离子可能会彻底崩溃,而发生多重碎裂。C60r+离子的碎裂过程与其电荷态r及分裂势垒密切相关。低电荷态的C60r+(r≤3)离子蒸发一个C2分子需要克服10.3 eV左右的势垒。随着电荷态的升高,发射带电的Cn+会变得越来越容易,并逐渐过渡到多重碎裂过程。另一方面,C60r+离子的碎裂机制还与激发方式有关,在直接正碰过程中,将C60分子当作固体薄靶来处理,通过分析不同价态的C60r+离子的碎片谱,发现母核的初始电荷态决定碎裂方式,由此获得一个可以表征激发能大小的可观测量——发射电子个数。

1.23GeV Fe离子在C_(60)薄膜中形成潜径迹的Raman谱分析

用能量为1.23GeV的快Fe离子辐照了多层堆叠的C60薄膜。用Raman散射技术分析了快Fe离子在C60薄膜中由强电子激发引起的效应,主要包括辐照引起C60分子的聚合及其高温、高压相(HTHP)的形成,和在髙电子能损下C60晶体点阵位置上的C60分子向非晶碳的转变。由此演绎出了快Fe离子在C60薄膜中的损伤截面或潜径迹截面σ和潜径迹的半径Re,及其随沉积在电子系统中的能量密度的变化而变化的规律。

Ar~+和He~+离子与C_(60)碰撞后富勒希离子的激发机制

C60 在与重离子作用下的激发机制与入射离子能量、质量及电荷态有关。核阻止主要出现在低能重离子与C60 的碰撞中 ;而高能轻离子作用下 ,电子阻止迅速增强 ,成为主要的激发方式。本文中直接观察到由弹性碰撞引起的C+ 峰 ,及其丰度依赖于入射离子的质量。同时我们还发现电子阻止随入射离子能量 (7～ 2 0keV)增大相应增加 ,这与绝热量子分子动力学计算的结果一致。

快重离子辐照C_(60)薄膜的强电子激发效应研究

利用能量为 2 0GeV的13 6Xe和 2 7GeV的2 3 8U离子对C60 薄膜进行了辐照 ,并用傅立叶变换红外光谱、X射线衍射谱和拉曼散射技术分析了辐照过的C60 样品 ,在傅立叶变换红外光谱上 ,首次观察到一个位于 6 70cm-1处的 ,表征未知结构的新峰 ,研究了其强度随电子能损和辐照剂量的变化规律 .分析结果表明 ,电子能量转移主导了C60 薄膜的损伤过程 ;而损伤的部分恢复是由强电子激发的退火效应引起的 ;另外 ,离子的速度在损伤的建立过程中也起了一定的作用

荷能离子在C_(60)薄膜中引起的辐照效应

用 Raman散射和 XPS技术分析了能量为几百 ke V到几百 Me V的多种离子在 C60 薄膜中引起的辐照效应 .分析结果表明 ,在低能重离子辐照的 C60 薄膜中 ,其晶态向非晶态的转变过程是由核碰撞主导的 .在快离子 (1 2 0 ke V的 H离子和 1 71 .2 Me V的 S离子 )辐照的情况下 ,电子能损起主导作用 .发现在 H离子辐照过程中 ,电子能损有明显的退火效应 ,致使 C60 由晶态向非晶态转变的过程中 ,经历了一个石墨化的中间过程 ;而在 S离子辐照的情况下 ,电子能损的破坏作用超过了退火效应 ,因此 ,在 C60 由晶态向非晶态转变的过程中 ,无石墨化的中间过程

Kinetic energies of C-n(+) (n <= 58) fragment ions produced by nanosecond laser impact on C-60

Laser-induced fragmentation of C-60 has been studied using a time-of-flight mass spectrometric technique. The average kinetic energies of fragment ions C-n(+) (n <= 58) have been extracted from the measured full width at half maximum (FWHM) of ion beam profiles. The primary formation mechanism of small fragment ion C-n(+) (n < 30) is assumed to be a two-step fragmentation process: C60 sequential decay to unstable C-30(+) ion and the binary fission of C-30(+). Considering a second photo absorption process in the later part of laser pulse duration, good agreement is achieved between experiment and theoretical description of photoion formation. (C) 2009 Elsevier B. V. All rights reserved.

低速高电荷态重离子在C_(60)薄膜中引起的势效应研究；Studies of Slow Highly-charged Ion Irradiated C_(60) Films

为了研究低速高电荷态离子在C60薄膜中引起的势效应,用能量为200keV的高电荷态Xen+(n=3,10,13,15,17,20,22,23)离子辐照了C60薄膜。用原子力显微镜(AFM)和Raman散射技术分析了辐照过程中高电荷态Xen+离子所储存势能在C60薄膜中引起的效应,即势效应。AFM分析结果表明,辐照C60薄膜的表面粗糙度随辐照Xen+离子电荷态(即势能)的增加而减小,揭示了势效应的存在。而Raman分析结果表明,由于Xe离子的动能远大于其所储存的势能,因此,尽管有表面势效应的影响,但在Raman分析的深度范围内,弹性碰撞还是主导了C60薄膜的损伤过程。

快重离子在高分子材料中的强电子激发效应研究

本文简要介绍了快重离子在固体材料，特别是在高分子材料和团簇材料中引起强电子激发效应研究的发展历史、研究现状和基本理论。重点描述了在兰州重离子加速器（HIRFL）上完成的2.1 GeV Kr离子辐照聚碳酸酷CPC）膜的实验和辐照样品的傅立叶变换红外光谱（FTIR )和紫外／可见光谱(UVIVIS )分析。FTIR分析结果表明，高能Kr离子在PC膜中引起的辐照效应主要是键的断裂和材料的降解。随着电子能损和辐照剂量的增大，材料逐渐碳化，同时有炔基生成。在UVNIS中，380, 450, 500nm波长处的吸光度之差（A－A_0）与剂量近似成线性关系，与电子能损呈确定的指数关系（指数分别为1.69,1.86和2.02）；与电子能量沉积密度也近似成指数关系。描述了在HIRFL上完成的2.0GeV Xe离子辐照C_(60)薄膜的实验和辐照样品的FTIR谱、拉曼谱(Raman)和X射线衍射谱（XRD）分析。分析结果表明：2.0 GeV Xe离子辐照C60薄膜引起的损伤过程主要取决于强电子激发，在特定电子能损处，损伤的部分恢复是由于强电子激发的退火效应引起的。快重离子辐照产生的物理化学改性不仅与离子的电子能损有关，还与离子的速度有关。在同样的电子能损下，速度越小，产生的效应就越明显。

高电荷态离子引起的富勒烯离子的碎裂研究

在里昂第一大学原子物理平台上，采用静电离子阱技术，我们在三个激发能区内研究了高电荷态离子与富勒烯作用后C603”离子的稳定性及其碎裂方式。在56 kev的Ars＋离子与富勒烯碰撞中，当碰撞参数很大时，稳定的C研离子被一个静电离子阱俘获，储存一段时间后存活的离子被探测器测量，实验结果显示C_16oll（l．＝2-5）离子的损失主要是由于与剩余气体发生电荷交换，其相对于碎裂衰变过程的寿命大于400毫秒。在‘擦边碰撞，过程条件下，研究了处于低激发态的C60r+离子在20微秒内蒸发CZ分子的过程。基于考虑了热辐射的统计模型，给出了碰撞产生的C60r+离子的激发能的分布。随着碰撞参数的减小，当入射离子穿过C6。分子时，由于电子阻止使C6厂离子处于高激发态。通过测量发射电子数目，实验上确定了C60r＋离子的初始电荷态，本工作分析了高激发态的C60r＋离子碎裂前的电荷态与入射离子速度之间的关系，发现C60r”离子的碎裂方式只与它的初始电荷态有关，而与入射离子速度无关；同时，发射电子的个数可以用来表征C60什离子的激发能的大小

C_(60)薄膜的荷能离子束辅照损伤效应的研究

本文简要介绍了C60的基本属性，以及荷能离子与固体相互作用的基本理论，回顾了C60辐照损伤的国内外研究现状，重点描述了在中国科学院近代物理研究所的低能离子注入机及兰州重离子加速器（HIRFL）上完成的C60薄膜的辐照实验和辐照样品的拉曼谱、X光电子谱和X射线衍射谱分析。分析结果表明荷能离子的辐照破坏了C60的分子结构和晶体结构。我们用热峰模型解释了在电子能损起主导作用能区的实验现象，分析了电子能损与核能损在C60损伤建立过程中的作用，并通过与聚合物中辐照损伤结果比较，确定了C60辐照样品中，石墨成分和无序碳成分的产生及其随辐照剂量和能损值的变化规律。在此基础上，建立了C60辐照损伤的物理图像。

The effect of annealing treatment on performance of interdiffused organic photovoltaic devices

We fabricated the interdiffused organic photovoltaic devices, which composed of poly (2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1, 4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) and buckminsterfullerene (C-60), by annealing treatment. After annealing, C60 diffused into the MEH-PPV layer, in consequence, MEH-PPV/C-60 interfacial area was increased and their interface became closer proximity. The results lead to reduce reverse-bias saturation current (J(s)), and increase the open-circuit voltage (V-OC) and the short-circuit current (J(SC)).