Дефектообразование в объемных материалах и графене при ионном облучении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.20, кандидат наук Балакшин Юрий Викторович

• Балакшин Юрий Викторович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Балакшин Юрий Викторович

Цель и задачи исследования

Объект и предмет исследования

Методология исследования

Научная новизна

Положения, выносимые на защиту

Теоретическая и практическая значимость

Степень достоверности результатов

Личный вклад автора

Апробация результатов и публикации

Объем и структура диссертации

Глава 1 Торможение ионов в веществе

1.1 Потери энергии на ион-ядерное взаимодействие

1.2 Потери энергии на ион-электронное взаимодействие

1.3 Дефектообразование под действием облучения

1.4 Аморфизация слоев

1.5 Каскады смещений и их эволюция

1.6 Дефектообразование в наноструктурированных объектах

Глава 2 Аппаратура и методы исследования

2.1 Базовая часть ускорителя

2.2 Экспериментальная линия РОР

2.3 Ионопровод

2.4 Экспериментальная камера и измерительный тракт

2.5 Методика резерфордовского обратного рассеяния

2.6 Комбинационное рассеяние света

2.7 Исследуемые образцы

Глава 3 Экспериментальные результаты

3.1 Определение энергетического разрешения методики РОР

3.2 Спектры от кремниевой мишени с внедренной примесью

3.3 Облучение объемного кремния

3.4 Изучение дефектообразования в кремнии методами РОР и КРС

3.5 Дефектообразование под действием облучения в графене

Заключение

Список используемых сокращений и обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Дефектообразование в объемных материалах и графене при ионном облучении»

Актуальность темы и степень ее разработанности

Начиная со второй половины 20-го века наблюдается резкий скачек развития ускорительной техники и ее применения в фундаментальных и прикладных исследованиях. Разработка оборудования для получения высокого вакуума, появление новых типов источников заряженных частиц, совершенствование и появление новых методов ускорения частиц и методов регистрации способствовали росту числа экспериментальных и теоретических работ посвященных ускорительной тематике. Важную роль сыграло бурное развитие полупроводниковой технологии, где требовалась прецизионная точность легирования по концентрации и глубине, недоступная при применении термодиффузионных методик. Методы, основанные на рассеянии ускоренных частиц на атомах мишени, распылении мишени под действием облучения нашли широкое применение в области анализа состава, толщин и структуры изучаемых объектов. Сглаживание шероховатости, как и формирование рельефа поверхности, изменение спектров поглощения света, создание заглубленных кластеров способных излучать на определенной длине волны, изменение механических свойств материалов, ионно-ассистированное осаждение тонких пленок, как и множество других прикладных направлений активно развивались по мере развития ускорительной тематики. Развитие технологий и миниатюризация объектов микро- и наноэлектроники тесно связаны с развитием методов ионной имплантации, распыления и формирования рельефа поверхности, ионно-пучковых методов анализа, которые основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях взаимодействия ускоренных частиц с веществом [1,2]. Важным аспектом создания и модификации материалов под действием облучения является процесс дефектообразования. Исторически сложилось так, что образование дефектов при облучении рассматривалось в негативном ключе, что было связано с решаемыми задачами по легированию кристаллических полупроводниковых материалов. В случае ядерной энергетики, до сих пор изучается вопрос разрушения конструкционных материалов стенок реакторов под действием потока нейтронов и других продуктов распада. Ведутся исследования в области создания радиационностойких приборов, применяемых в условиях космических излучений. Отдельное внимание уделяется влиянию облучения различными видами излучений на живые организмы, приводящее к разрушению химических связей молекул [3,4]. Современные теоретические модели дефектообразования в твердом теле берут начало в работах Кинчина-Пиза [5], развитие этих идей позволило описать процесс накопления дефектов в объемных материалах на основе применения функции

дефектообразования, описывающей вероятность создания простейшего дефекта и его рекомбинации [6]. С развитием вычислительных мощностей широкое применение получили методы компьютерного моделирования процессов взаимодействия ускоренных частиц с веществом. На сегодняшний день наиболее распространены аналитические подходы, основанные на статистическом методе Монте-Карло для бинарных соударений [7], методах молекулярной динамики, теории функционала плотности [8]. Открытие и техническая возможность производства наноструктур на основе углерода, таких как графен, углеродные нанотрубки и фуллерены обозначило новый этап развития наноэлектроники, сенсорики, технологий биомедицины, методов создания композитов и покрытий. Высокий технологический потенциал наноструктур на основе углерода обуславливает интерес к этим объектам с точки зрения возможности модификации их свойств [9]. Ионное облучение в данном случае является хорошо контролируемым инструментом для модификации свойств облучаемых наноструктур за счет образования дефектов упаковки атомов. Однако, в сравнении с объемными материалами, область взаимодействия ускоренных заряженных частиц с наноструктурированными материалами изучена недостаточно подробно. Структура мишеней, анизотропия их свойств, неприменимость некоторых методов анализа усложняют задачу интерпретации экспериментальных результатов. При этом применяемые методы компьютерного моделирования, в частности расчеты методами молекулярной динамики, требуют серьезных временных и мощностных ресурсов даже для расчета малых областей облучаемой мишени при малых количествах падающих частиц [10].

Задача описания процессов дефектообразования под действием ионного облучения в углеродных наноструктурах, в частности в графене актуальна на сегодняшний день. Имеется значительное количество экспериментальных и теоретических работ, посвященных взаимодействию различных типов излучений с наноструктурированными материалами в широком диапазоне энергий, однако эти работы не предоставляют универсального метода оценки разрушения структуры наноматериалов для различных параметров облучения. По аналогии с моделью дефектообразования в объемных материалах, применительно к наноструктурам необходимо разработать универсальную модель, позволяющую описывать этапы разрушения под действием ионного пучка и учитывающую разные типы ионов, энергию облучения и флюенс.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы являлось экспериментальное, в сочетании с компьютерным моделированием, изучение механизмов дефектообразования в наноструктурированных мишенях, в частности в графене, и описание разрушения структуры графена на основе методов, применяемых для массивных кристаллических мишеней для повышения эффективности применяемых процессов обработки наноструктурированных материалов ионными пучками для управляемой модификации их свойств.

В работе были решены следующие задачи:

- Спроектирован и введен в эксплуатацию экспериментальный тракт, позволяющий проводить ионное облучение и исследование состава и структуры мишеней ионно-пучковыми методами без нарушения условий вакуума.

- Исследована разрешающая способность спектрометрического тракта с применением каналов альфа-распада Ри239 в сочетании с обратным рассеянием налетающих ионов.

- Разработана система мониторирования флюенса анализирующего ионного пучка при исследовании состава и структуры различных мишеней методами резерфордовского обратного рассеяния.

- Механизму дефектообразования под действием ионного облучения в объемной кристаллической кремниевой мишени сопоставлены экспериментальные данные по резерфордовскому обратному рассеянию и комбинационному рассеянию света.

- На основании спектров комбинационного рассеяния света был продемонстрирован механизм дефектообразования под действием ионного облучения в графене.

- Механизм дефектообразования в графене был описан с применением методов, разработанных для массивных мишеней.

Объект и предмет исследования

В представленной работе объектом исследования является влияние ионного облучения на разрушение упорядоченной структуры мишени, а в качестве предмета исследования рассматривались механизмы дефектообразования в графене под действием облучения ускоренными ионами гелия и аргона при разных энергиях и флюенсах.

Методология исследования

Основные результаты, представленные в диссертационной работе, получены в рамках экспериментальных исследований в сочетании с моделированием методами бинарных атомных столкновений.

Ионное облучение проводилось на введенном в эксплуатацию экспериментальном тракте ускорительного комплекса HVEE-500. Анализ состава и структуры кремниевых мишеней до и после облучения проводился методами резерфордовского обратного рассеяния в сочетании с каналированием. Разрешающая способность измерительной аппаратуры в основе которой лежит кремниевый детектор барьерного типа изучалась с помощью каналов альфа-распада Pu239 в сочетании с моделированием экспериментальных спектров обратнорассеянных ионов в программном пакете SIMNRA (computer simulation of RBS, ERDA, NRA, MEIS and PIGE). Также динамика разрушения структуры образцов изучалась методами комбинационного рассеяния света. Моделирование пробегов внедренных ионов проводилось в программном пакете SRIM 2013 (The Stopping and Range of Ions in Matter) с применением кулоновского ион-атомного потенциала взаимодействия Циглера-Биршака-Литтмарка, а также с применением программы MARLOWE с применением кулоновского ион-атомного потенциала Мольера. В обоих случаях расчет проводился в приближении парных соударений статистическим методом Монте-Карло. Расчет количества образованных в процессе облучения графена дефектов проводился с применением программного пакета SRIM 2013, в качестве модели дефектообразования был принят механизм Норгетта-Робинсона-Торренса в основе которого лежат работы Кинчина-Пиза.

Научная новизна

Научная новизна диссертационной работы состоит в систематическом экспериментальном исследовании влияния различных параметров ионного облучения (масса ионов, энергия и флюенс) на процесс образования дефектов в графене, которое сопровождалось компьютерным моделированием процессов дефектообразования. Для описания дефектообразования в графене был применен метод оценки количества образуемых под действием ионного облучения дефектов на основе модели Норгетта-Робинсона-Торренса с моделированием бинарных столкновений методом Монте-Карло. В диссертационной работе был предложен механизм разрушения структуры графена на

основе понятия «смещение на атом» универсального для различных типов ионов, энергий ионов и флюенса облучения.

Впервые было показано, что, применяя методы расчета дефектообразования в объемных материалах, возможно поэтапно описать механизм дефектообразования в наноструктурированных материалах, в частности в графене.

Положения, выносимые на защиту

1. При облучении кремния ионами Fe+ и Xe+ с энергией 2,3 кэВ/нуклон и выше, средние проективные пробеги и профиль радиационных дефектов хорошо согласуются с теоретическими значениями и моделью Норгетта-Робинсона-Торренса. При уменьшении энергии ионов Fe+ и Xe+ до 1,6 кэВ/нуклон и менее, расхождение экспериментальных значений с теоретическими может превышать 50 процентов.

2. Зарядовое состояние ионов ксенона оказывает влияние на распределение внедряемой примеси по глубине. Для ионов в зарядовых состояниях 12+, 14+, 15+, 20+ с энергией 200-350 кэВ средний проективный пробег находится на 10-20 нм ближе к поверхности чем у однозарядных ионов. При этом для зарядовых состояний 12+, 14+, 15+, 20+ профиль распределения ксенона на половине высоты шире на 15-30 нм.

3. Значение величины DPA (число смещений на атом), соответствующее разрушению структуры, различается при переходе от массивных образцов к наноразмерным мишеням: для массивных образцов флюенс разупорядочения превышает 0.5 DPA, а для графена флюенс разупорядочения составляет 10-2 DPA.

4. Дефектообразование в графене проходит в 3 стадии: I - накопление точечных дефектов, II - объединение точечных дефектов в кластеры, III - разрушение структуры.

Теоретическая и практическая значимость

Введенная в эксплуатацию линия ионной имплантации и спектрометрии резерфордовского обратного рассеяния и ядер отдачи позволяет модифицировать ионными пучками мишени и проводить исследования состава и структуры мишеней без нарушения условий вакуума. Достигаемая в экспериментальном тракте расходимость пучка, позволяет исследовать кристаллические структуры с применением эффекта каналирования с разрешением по углу 0.12 градуса.

Представленный механизм дефектообразования под действием ионного облучения в графене позволяет проводить оценку степени разрушения, а также демонстрирует этапы дефектообразования для различных параметров облучения. Понимание механизмов разрушения структуры графена под действием ионного облучения и последующее пассивирование оборванных углеродных связей позволит модифицировать электрические, оптические и механические свойства углеродных наноструктур.

Степень достоверности результатов

Достоверность полученных в диссертации результатов определяется тем, что в работе использовались современные методики анализа с высоким разрешением по глубине и элементному составу, молекулярному строению вещества. Полученные результаты диссертационной работы согласуются с опубликованными экспериментальными и теоретическими работами по тематике диссертации в тех случаях, когда такие данные имеются.

Личный вклад автора

Постановка задачи, проведение экспериментов по облучению мишеней, анализ и интерпретация результатов выполнены автором. При определяющем участии автора введена в эксплуатацию линия ионной имплантации и in-situ спектроскопии резерфордовского обратного рассеяния. Все эксперименты по облучению мишеней как при имплантации ионов, так и при исследованиях состава и структуры мишеней ионно-пучковыми методами проведены лично автором. Моделирование дефектообразования в облучаемых мишенях методами Монте-Карло в пределах модели Норгетта-Робинсона-Торренса проведены автором. Исследование мишеней методами комбинационного рассеяния света проведено при непосредственном участии автора. Подготовка публикаций и докладов выполнена лично автором, либо при его активном участии.

Апробация результатов и публикации по теме диссертации

Основные результаты работы были представлены на различных российских и международных конференциях, включая 24th International Conference on Ion-Surface Interactions ISI (Москва, Россия, 2019), Международную конференцию по физике

взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, Россия, 2017, 2018, 2019), VII Всероссийскую конференцию и школу молодых ученых и специалистов «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Нижний Новгород, Россия, 2018), Межвузовскую школу молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине» (Москва, Россия, 2016, 2018), 28th InternationalConferenceonAtomicCollisionsinSolids» (Кан, Франция, 2018), 4th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures «Saint-Petersburg OPEN 2017» (Санкт-Петербург, Россия, 2017), XIV Курчатовскую междисциплинарную молодежную научную школу (Москва, Россия, 2016), 27th InternationalConferenceonAtomicCollisionsinSolids» (Ланьчжоу, Китай, 2016), VIII Всероссийскую школу-семинар для студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Диагностика наноматериалов и наноструктур» НАН0ДИАГН0СТИКА-2015 (Рязань, Россия, 2015).

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, в том числе в 8 статьях в рецензируемых журналах, индексируемых Web of Science, Scopus и РИНЦ ( ссылки в списке литературы [110], [109], [215], [240], [203], [77], [179], [222] ):

1. - Шемухин А.А., Черных П.Н., Черныш В.С., Балакшин Ю.В., Назаров А.В., Ионно-пучковые методики ускорительного комплекса HVEE-500 НИИЯФ МГУ // Прикладная физика. - 2013. - №5. (IF РИНЦ 0.391) [110]

2. - Балакшин Ю.В., Шемухин А.А., Назаров А.В., Кожемяко А.В., Черныш В.С., In-situ модификация и анализ состава и кристаллической структуры кремниевой мишени с помощью ионно-пучковых методик // Журнал технической физики -

2018. - т.88. - №12. (IF РИНЦ 1.002) [109]

3. - Балакшин Ю.В., Кожемяко А.В., Petrovic S., Erich M., Шемухин А.А, Черныш В.С., Влияние зарядового состояния ионов ксенона на профиль распределения по глубине при имплантации в кремний // Физика и техника полупроводников.-

2019. - т.53. - №8. (IF РИНЦ 0.817) [215]

4. - Балакшин Ю.В., Кожемяко А.В., Евсеев А.П., Миннебаев Д.К., Elsehly E.M., Влияние параметров облучения ионами ксенона и аргона на дефектообразование в кремнии // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия.-

2020. - №3. (IF РИНЦ 0.972) [240]

5. - Кожемяко А.В., Евсеев А.П., Балакшин Ю.В., Шемухин А.А., Особенности дефектообразования в наноструктурированном кремнии при ионном облучении // Физика и техника полупроводников - 2019. - т.53. - №6. (IF РИНЦ 0.817) [203]

6. Shemukhin A.A., Kozhemiako A.V., Balakshin Yu.V., Chernysh V.S., Iron ions distribution profile obtained by irradiating the silicon single-crystal //Journal of Physics: Conference Series. - 2017. - Vol.917. (IF 0.599) [77]

7. - Кожемяко А.В., Балакшин Ю.В., Шемухин А.А., Черныш В.С., Изучение профиля распределения железа, имплантированного в кремний // Физика и техника полупроводников - 2017. - т.51. - №6. (IF РИНЦ 0.817) [179]

8. Minnebaev D.K., Balakshin Yu.V., Nazarov A.V., Kharitonov I.D., Zaitsev E.V., Zabolotskiy A.D., Chernysh V.S., Shemukhin A.A., Irradiation-induced defects in graphene on copper // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2019. - Vol.460. (IF 1.27) [222]

Патент:

- Зарубин И.М., Миронов В.П., Егоркин В.И., Шемухин А.А., Черныш В.С., Балакшин Ю.В., Назаров А.В., Воробьева Е.А., Устройство мониторирования ионного пучка, патент на полезную модель RU 187686 U1, 2019 [111]

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка сокращений и обозначений, списка литературы. В первой главе представлен обзор литературы по теме диссертации, в частности рассматриваются вопросы взаимодействия налетающих ионов с атомами мишени, процессы дефектообразования и разрушения структуры мишеней. Во второй главе представлена информация о введенной в эксплуатацию экспериментальной линии и ее характеристики, описаны методы исследования, применяемые в диссертационной работе. В третьей главе представлены экспериментальные результаты, полученные в рамках диссертационной работы.

Общий объём диссертации 128 страниц, включая 56 рисунков, 5 таблиц и 44 формулы. Список литературы содержит 243 библиографических ссылки.

Глава 1

Торможение ионов в веществе

При прохождении ионов средних энергий (кэВ - МэВ) через вещество, потери энергии идут на процессы ионизации, электронное возбуждение и смещение атомов мишени из их положений. Взаимодействие ионов с твердым телом определяет распределения по глубине внедренных частиц, радиационно-индуцируемых дефектов. Теоретические основы торможения заряженных частиц в веществе были описаны Бором [11]. Н.Бор классическим способом рассчитал потери энергии при торможении заряженных частиц, рассматривая взаимодействие налетающих ионов со связанными электронами. Было получено следующее выражение для потерь энергии:

--= — , 2 1п-* е -1п( 1- В2)-В2 (1)

где Zl и V порядковый номер и скорость налетающего иона, Z2 порядковый номер атома мишени, N число атомов в единице объема мишени, те од масса и заряд электрона, Р =

—, ю - частота осцилятора. Два последних члена содержат релятивистскую поправку и с0

классический подход возможен только при »1 [12-14]. Квантовомеханический

подход позволил Бете и Блоху [15-17] получить более точные выражения для описания связи электронов. Характерной чертой полученных выражений для потерь энергии было рассмотрение только электронного торможения при взаимодействии электронов налетающего иона и атомов мишени.

В настоящее время в области энергий, применяемых при ионной имплантации, основными механизмами потерь энергии налетающей частицей, рассматриваются неупругие соударения с электронами и упругие соударения с ядрами атомов. Неупругие соударения с ядрами и упругие столкновения с электронами не играют заметной роли в применяемом диапазоне энергий. Для расчета потерь энергии налетающей частицы вводят понятия сечений электронных и ядерных потерь энергии Se,n. Характер зависимости Se,n от энергии частицы показан на рисунке 1, численные значения Е1, Е2, Ез представлены в таблице 1 [18].

с — 1 ( )

Ье-п ~м\а^)е>п (2)

Рисунок 1. Общий вид зависимости тормозных сечений $е,пот энергии [18]

Таблица 1. Характерные энергии Ее,п для кремния, германия и олова [18]

Характерные энергии Е1, Е2, и Ез для кремния, германия и олова (см. рис.1)

Ион Е1, кэВ Е2, кэВ Еэ, кэВ

Si Ge Sn Si Ge Sn

В 3 7 12 17 13 10 3*103

Р 17 29 45 140 140 130 3*104

As 73 103 140 800 800 800 2*105

Sb 180 230 290 2000 2000 2000 6*105

Bi 530 600 700 6000 6000 6000 2*106

Идеи Бетте и Блоха были развиты в работах Линдхарда, Шарфа и Шиотта [19, 20]. Получившаяся теоретическая модель (LSS, ЛТТТТТТ) описывает взаимодействие ионов с ядрами и электронной системой мишени как два независимых аддитивных процесса. Предполагалось, что электронное торможение обусловлено возбуждением или удалением электронов из атомов. Передача импульса в данном процессе мала в силу малой массы электрона. Ядерные потери энергии объяснялись упругими соударениями с ядрами атомов мишени с передачей как энергии, так и импульса. Ядерные столкновения отклоняют налетающую частицу от первоначального направления распространения, при этом атомы мишени так же могут быть смещены. Для обычного некоррелированного торможения налетающих частиц различают три области скоростей. При высоких скоростях ионов электронные потери энергии преобладают над ядерными на порядки. К возбуждению атомной системы применяется

квантовый метод возмущений (теория Бете-Блоха), потери энергии пропорциональны Zиона2 и спадают приблизительно как скорость иона в степени от -1 до -2. При скоростях иона меньше Zиона2/3Vo электронные потери энергии могут еще преобладать над

ядерными и пропорциональны скорости иона, где Р0 = е При низких скоростях

налетающей частицы в замедлении тяжелых ионов преобладают ядерные потери энергии [21]. Согласно ЛИНИ модели, распределение пробегов налетающих ионов имеет гауссову форму и характеризуется средним проецированным пробегом Rp и стандартным отклонением ДRp. В дальнейших работах были проведены расчеты проецированных пробегов Rp [21,22], расчет распределения ионов был проведен в работах Брайса и Фурукавы [23,24]. Независимость ядерных и электронных потерь энергии позволяет записать соотношение:

- = ^[5п(Е)+5е(Е) (3)

П_ 1 [Е йЕ

" N^0 Бп(Е)+ Бе(Е) (4)

где Sn(E) и Se(E) ядерные и электронные потери на единице пути. Проинтегрировав выражение ёЕ/ёх, получим длину пути R на которой частица растратила свою энергию.

В представленных работах рассмотрение мишеней ограничивалось аморфными телами, не учитывался ряд вторичных процессов, проходящих в мишенях, например, диффузия. При изучении торможения ускоренных частиц в материале мишени не рассматривалось влияние на структуру мишени, т.е. образование радиационно-индуцированных дефектов, нарушение структуры. Радиационные дефекты изменяют физические характеристики мишени, в частности, сильно влияют на электрические свойства. Радиационные дефекты влияют на подвижность носителей заряда в полупроводниках, их время жизни, концентрацию носителей. Распределение радиационных дефектов в общем случае отличается от распределения ионов. Ион останавливается на большей глубине, чем область максимальной передачи энергии атомам мишени, поэтому максимум распределения дефектов смещен ближе к поверхности мишени. Теоретические исследования распределения дефектов были проведены в ряде работ [26-29], где применялись либо расчеты потерь энергии на единицу пути в столкновениях иона с ядром, либо расчет распределения вакансий.

1.1 Потери энергии на ион-ядерное взаимодействие

Потери энергии dE иона при прохождении через единичный слой dx вещества, связанные с взаимодействием с ядрами атомов мишени пропорциональны концентрации атомов мишени в единичном объеме и энергии переданной атомам мишени в результате ион-ядерных столкновений [12]

Бп(Е) = = /0°° Тп(Е, р) 2пРаР = Тпаа{Е, Тп) (5)

где йа дифференциальное поперечное сечение взаимодействия йа = 2прйр, р -прицельный параметр, Тп - энергия передаваемая движущимся атомом атомам мишени

при столкновении, Тт - максимальная энергия атома отдачи. Т =4 Е (6)

1т * (м1+м2)2^ (6)

где Мг масса иона и М2 масса мишени.

Расчет Тп(Е,р) является задачей классической механики и произведен в работе [30]:

(7)

где Ф угол отклонения в системе центра масс:

Ф= п-2р Стах-—-г (8)

[1-и(и)/Ег-р2и2]2

и =1/г, г- расстояние между частицами в системе центра масс, и (и) - потенциал

й с- ем2/

взаимодействия, Ьг = /(м +М ) - энергия иона в системе центра масс, итах -величина обратная максимальному расстоянию сближения частиц.

Для количественной оценки величины угла Ф необходимо знать и(и). В случае отсутствия электронных оболочек атомов, и(и) имел бы вид кулоновского потенциала, однако в случаях атомов мишени с большим Z или медленных тяжелых ионов пренебречь электронным экранированием нельзя.

Взаимодействия иона с ядром мишени описывается экранированным кулоновским потенциалом и(г):

У(Г)= ^/ф (9)

Где Zl и Z2 атомные номера иона и атома мишени, г - расстояние между налетающим ионом и ядром атома, е - заряд электрона, Дг/а) - функция экранирования электронной системой поля положительно заряженного ядра, а - параметр экранирования, равный по порядку величины радиусу Бора. В работах Линдхарда в качестве функции экранирования применяется функция Томаса-Ферми [31,32], аналитический потенциал был взят в степенной форме в виде:

ИМ= "Т^) 00)

В случае s=1 при столкновении передается большое количество энергии, при s=2 малое. Зависимость приобретает ближайшие по сравнению с экспериментальными данными значения при использовании статистической модели Томаса-Ферми [33], где функция экранирования получается из решения дифференциального уравнения:

ф(х) =^3/2(х)Х_1/2 (11)

При этом а определяется выражением:

,2/3 _2/,\-1/2

а

= з + И^з) '2 (12)

где ао радиус бора (ао ~ 0,053 нм).

Используя представленный выше потенциал, Линдхард, Шарф и Шиотт расчитали дифференциальное сечение для потерь энергии при ион-ядерном взаимодействии. Была получена универсальная для пар ион-атом зависимость потерь энергии Sn(E).

В настоящее время для описания взаимодействия иона с атомом мишени распространено применение потенциала Циглера-Бирзака-Литтмарка (ZBL) [34], также был предложен ряд функций экранирования [35-38]. Это модельные приближения и все они имеют свою область применимости и не описывают в полной мере зависимость и(г), однако широко применяются при моделировании ион-ядерных столкновений методами апроксимации бинарных столкновений (ВСА) или молекулярной динамики (MD).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Балакшин Юрий Викторович, 2021 год

- А •

а ] * 1 ♦ ; t i i i

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Флюепс облучения, dpa

~ 20

0

п 15

1

" 10 е-

I 5 I О

Рисунок 47. Поведение кривой степени дефектности облученных образцов согласно

измерениям РОР (а) и КРС (б)

Для ионов ксенона с энергией 100 и 200 кэВ наблюдается различие в степени дефектности при одинаковых значениях параметра DPA (см.рис.47a). Это можно объяснить большей шириной профиля дефектов при большей энергии иона, а значит большему вкладу деканалированных частиц в спектры РОР. Согласно рисунку 47б, кривые, полученные из КРС спектров, имеют значительные отличия значений при величине DPA больше 0.5. Отметим, что в отличие от РОР, КРС является интегральным методом и сигнал регистрируется от слоя определенной толщины, согласно [203] не меньшей толщины модифицированного слоя в проведенных экспериментах. Поэтому в случае ионов ксенона с энергиями 100 и 200 кэВ, большие значения отношения Id/Ig для ионов с большей энергией можно объяснить большим вкладом в спектр ширины дефектного слоя. В то же время в случае ионов аргона наблюдается наибольшая ширина профиля дефектообразования, при этом отношение Id/Ig в случае ионов аргона значительно меньше соответствующего отношения для ионов ксенона с энергией 200 кэВ. В работе [215] показано, что при облучении ионами ксенона монокристалла кремния в области энергий до 2 кэВ/нуклон экспериментальные потери энергии ионов значительно превышают величины, полученные в результате моделирования методом Монте-Карло с применением потенциалов ZBL и Мольера. При этом при энергии ионов более 2 кэВ/нуклон, экспериментальные результаты по определению пробегов внедряемых ионов хорошо согласуются с результатами моделирования. Тогда для ионов ксенона с энергиями 100 и 200 кэВ (менее 2 кэВ/нуклон) согласно вышесказанному, должно наблюдаться большее количество дефектов по сравнению с ионами аргона при энергии 110 кэВ (более 2 кэВ/нуклон) при одном и том же значении параметра DPA. Это объясняет большие значения отношения Id/Ig в случае ионов ксенона с энергией 200 кэВ по сравнению с ионами аргона с энергией 110 кэВ. В то же время значительное различие ширины профилей дефектов для ионов ксенона с энергией 100 кэВ и ионов аргона с энергией 110 кэВ объясняет взаимное положение величин Id/Ig при одинаковых значениях параметра DPA.

3.5 Дефектообразование под действием облучения в графене

Графеном является аллотропная модификация углерода, находящегося в sp2 гибридизации с толщиной слоя в один атом и составляющего гексагональную кристаллическую решетку. Для науки и техники представляют интерес электрические, химические и механические свойства графена, материала перспективного для будущего развития электроники и нанокомпозитов, активных покрытий. Свойства графена

крайне чувствительны к дефектам в его структуре. На сегодняшний день при производстве неизбежны дефекты в структуре графена, что является препятствием для создания графеновых листов большой площади. Применяемые технологические процессы не обладают возможностью однородного контролируемого создания дефектов, в чем проявляется преимущество ионного облучения, как минимум в исследованиях влияния дефектов на свойства графеновых покрытий. Под действием ионных пучков в графене, в отличии от объемных материалов, каждый выбитый из равновесного положения атом углерода должен приводить к образованию дефекта структуры, так как смещенные атомы будут распыляться под действием облучения и рекомбинация вакансий с междоузельными атомами невозможна. Образование дефектов при ионном облучении может компенсироваться с помощью механизма миграции дефектов, однако это наблюдается при небольших флюенсах облучения, при этом некоторые уникальные свойства графена могут определяться именно дефектами структуры в малой концентрации, в частности магнитные свойства электронной системы атомов, изменение энергетических уровней вблизи энергии Ферми [216-219]. В ряде работ была показана специфическая особенность графена, способность к восстановлению своей структуры, однако механизмы восстановления структуры еще мало изучены [220-222]. Дефекты в структуре графена обладают пространственной подвижностью, и эта характеристика зависит от типа дефекта, имеет активационный барьер. Влиять на подвижность дефектов можно посредством увеличения температуры, электронного или фотонного облучения, электромагнитного поля, пропускания электрического тока [223]. На основании данного явления разрабатывается ряд применений графеновых защитных покрытий [224].

Для изучения влияния дефектов на свойства графена был проведен ряд работ по ионному облучению графеновых покрытий [87,225-227]. Интерпретация механизмов дефектообразования под действием ускоренных частиц возможна посредством трудоемких высокоточных микроскопических исследований. Изучение дефектообразования в структуре графена, в частности локально расположенных дефектов, проводится методами сканирующей туннельной микроскопии [225], просвечивающей электронной микроскопии [228,229]. Усредненные по площади данные по дефектности структуры получают методами комбинационного рассеяния света [226,230] и рядом других методов спектроскопии. В отличии от объемных материалов, где распространен подход, основанный на приближении парных столкновений в сочетании со статистическими алгоритмами, моделирование

дефектообразования в графене проводится с применением теории функционала плотности в сочетании с аналитическими потенциалами взаимодействия, а также методами молекулярной динамики [10,230]. Большое внимание в процессе моделирования дефектообразования наноструктурированных объектов уделяется вопросу диссипации энергии, накопленной мишенью в процессе облучения, в частности теплообмену с окружающей средой.

В рамках диссертационной работы было проведено облучение оксида графена, осажденного на медную фольгу. Структура исходных слоев графена, изучаемых в работе, представлена в главе 2 на рисунке 27. Осажденный графен представляет собой изолированные островки площадью не менее 2 мкм2. Облучение графенового покрытия проводилось с использованием ионов Не+ и Аг+ при энергии 100 кэВ. Флюенс облучения составлял от 1012 до 1013 ион/см2 для ионов аргона и от 1013 до 1016 ион/см2 для ионов гелия. Плотность тока пучка ионов поддерживалась на уровне 100 нА/см2 для исключения термического отжига в процессе облучения. Облучение проводилось как при комнатной температуре образца, так и при 3000С и 4000С, контролировалась температура в процессе облучения калиброванной по двум точкам термопарой. После облучения образцы исследовались методом комбинационного рассеяния света (КРС). Спектры КРС были получены с применением лазера с длиной волны 473 нм, мощность пучка не превышала 0.25 мВт, диаметр луча составлял 1 мкм.

На рисунке 48 представлены спектры КРС для графена облученного ионами Не+ с энергией 100 кэВ при флюенсах в диапазоне от 1013 до 1016 ион/см2 вместе со спектром от исходного покрытия. Для необлученного графена наблюдаются две основные линии: однофононная мода G с волновым числом 1600 см-1 (E2g симметрия) и двухфононная мода 2D с волновым числом 2730 см-1 (А^ симметрия) [231]. В спектре, соответствующем флюенсу 1013 ион/см2, кроме G и 2D пиков наблюдается зарождение пика с волновым числом 1370 см-1, не наблюдаемого в исходном образце. Это так называемый D пик, и принято считать, что он соответствует дефектам структуры углеродного наноматериала. Отметим, что интенсивность D и G пиков становится близкой по значению при флюенсе 1015 ион/см2. Дальнейший рост флюенса приводит к уширению D и G пиков, их наложению. При флюенсе 1016 ион/см2 пик 2D не наблюдается, что говорит о полном разрушении графеновой структуры с переходом в аморфный углерод [232]. Структурные дефекты в графене также являются причиной появления линии с волновым числом 1620 см-1, так называемой D, моды, однако в

данном исследовании мы ограничимся изучением соотношения интенсивностей D и G

линий.

й С 2С

1000 1500 2000 2500 3000

Смещение частоты (см"1)

Рисунок 47. Спектры КРС графена после облучения ионами гелия с энергией 100 кэВ и

различными флюенсами

Влияние температуры мишени на разрушение графена при облучении ионами гелия показано на рисунке 48. Приведены спектры комбинационного рассеяния для флюенсов 1014 и 1015 ион/см2, и температур мишени: комнатной, 300, 400оС. С увеличением температуры мишени наблюдается уменьшение интенсивности D пика, что говорит о меньшем разрушении структуры графена. Снижение скорости дефектообразования при нагреве мишени в ряде работ связывают с восстановлением дефектов за счет стимуляции их миграции, однако этот вопрос выходит за рамки данного исследования.

ОС 20

1000 1500 2000 2500 3000

Смещение частоты (см1)

Рисунок 48. Спектры КРС графена после облучения ионами гелия при разной

температуре мишени

На рисунке 49 представлены спектры комбинационного рассеяния для графена облученного ионами аргона с флюенсами 1012 и 1013 ион/см2 и, для сравнения, ионами гелия с флюенсом 1013 ион/см2. Согласно полученным спектрам, увеличение массы иона при одинаковом флюенсе облучения приводит к увеличению интенсивности D пика, т.е. значительному росту плотности дефектов. В работах, посвященных изучению дефектобразования в наноструктурированных материалах, под действием облучения различными типами ионов распространена оценка дефектности структуры облучаемого материала по соотношению ЪЛопиков [10,233-235]. В частности, в работе [87] кроме исследования влияния облучения на образование дефектов исследуется влияние количества слоев графена на отношение интегральных интенсивностей D и О пиков, и продемонстрировано, что для однослойного покрытия наблюдается наиболее быстрый рост отношения ЪЛо с увеличением флюенса облучения (см. рис. 50). Объясняется авторами более быстрый рост количества дефектов в однослойном графене тем, что в случае многослойной мишени выбитому из равновесного положения атому углерода сложнее покинуть графеновое покрытие и за счет миграции дефектов и межузловых атомов возможно восстановление структуры. Формы зависимости величины ЪЛоот количества упавших ионов для графеновых покрытий разного количества слоев близки,

можно выделить более быстрый рост величины Ь/^и выход на насыщение в случае однослойного покрытия.

D G 2D

1000 1500 2000 2500 3000

Смещение частоты (см"1)

Рисунок 49. Спектры КРС графена после облучения ионами гелия и аргона

О___I_I__1_

О 2 4 6 8 10

Флюенс (*1013 ион/см2)

Рисунок 50. Зависимость интегрального отношения ЪЛоот флюенса для разного количества слоев графенового покрытия [87]

В работе [236] сравнивается применение отношения величин интенсивностей пиков и отношения интегральных величин под пиками D и G для оценки плотности

дефектов в графене. Авторами было показано, что для оценки среднего расстояния между дефектами значительной разницы не наблюдается при применении величин абсолютных значений в максимуме пиков отношения интенсивностей или отношения интегральных значений под пиками. В работах [237,238] изучалось дефектообразование в графене осажденном на стеклянную подложку под действием облучения различными видами ионов. В качестве ионов использовались атомарные №+, C+, Ar+, Ю+ УЪ+ и молекулярные ионы CN+ с энергиями в диапазоне 25-150 кэВ. Изменение структуры графенового покрытия исследовалось методами комбинационного рассеяния с применением Nd:YAG лазера с длиной волны 532 нм. На рисунке 51 представлены отношения интенсивностей D и G пиков комбинационного рассеяния для различных типов ионов. Для всех параметров облучения наблюдается сходная картина зависимости величины ЪЛо от флюенса. Величина отношения ЪЛо по мере увеличения количества образовавшихся дефектов демонстрирует близкий к линейному рост и затем выходит на максимум, после чего следует спад и выход на насыщение. Разные части зависимости величины ЪЛо от флюенса для всех выбранных типов ионов отвечают за различные этапы дефектообразования в мишени.

Рисунок 51. Зависимость величины отношения ЪЛо от флюенса облучения графена

разными типами ионов

10

О Не ехр.

А N ехр.

+ Агехр.

■ Кгехр.

Флюенс облучения (ион/см2)

В работе [237] (см. рис.51), полученные отношения ЪЛо представленны для различных типов ионов и флюенсов, что затрудняет сравнение влияния облучения на структуру мишени при различных параметрах пучка. Поэтому в диссертационной

работе для описания воздействия ионных пучков на наноструктурированные мишени, в частности графеновое покрытие, был применен параметр DPA, в основе которого лежит модель дефектообразования в объемных материалах. Примененная модель позволит унифицировать описание дефектообразования под действием облучения с различными параметрами.

Для расчета параметра DPA для проведенных экспериментов применялась программа SRIM. Мишень в рассматриваемой модели представляла собой медную подложку с двумя монослоями углеродного аморфного покрытия, так как программа не позволяет провести расчет образующихся дефектов в одном монослое. Энергия, требуемая для выбивания атома углерода при столкновении с налетающим ионом, была установлена в 22 эВ согласно работам [230,239]. В результате моделирования были получены значения количества вакансий, образующихся под действием облучения (для ионов гелия и аргона с энергией 100 кэВ, представленны на рисунке 52) в покрытии. Количество образовавшихся дефектов для расчета параметра DPA учитывалось только в первом монослое углеродного покрытия.

Рисунок 52. Дефекты, образованные в углеродном покрытии на медной фольге для

ионов Ш+ 100 кэВ ф и Ar+ 100 кэВ (Ь)

В таблице 5 представлены значения параметра DPA для ионов гелия и аргона с энергией 100 кэВ и разных флюенсов, полученные согласно результатом моделирования.

1012 ион/см2 1013 ион/см2 1014 ион/см2 1015 ион/см2 1016 ион/см2

He+ 0.58*104 0.58*103 0.58*102 0.58*10^

Ar+ 0.33*103 0.33*102

DPA

Таблица 5. Значение параметра DPA для ионов гелия и аргона при разных флюенсах

облучения

В работе [240] (см.рис.47) на примере объемной мишени кремния было сопоставлено поведение зависимости величины Ъ/^с этапами дефектообразования, в частности с накоплением точечных дефектов и их последующим объединением в кластеры. Полученные зависимости Id/Ig интенсивностей пиков комбинационного рассеяния для облученного графена будут трактоваться аналогичным образом. На рисунке 53 представлены экспериментальные данные зависимости отношения интенсивностей Id/Ig от параметра DPA для облученного графенового покрытия ионами гелия и аргона. Также на рисунке 53 приведены результаты, полученные в работе [237] для графенового покрытия облученного ионами гелия и аргона, параметры облучения переведены в параметр DPA описанным выше методом.

Рисунок 53. Зависимость отношения ID/IG от параметра DPA для графена, облученного

ионами гелия и аргона

Для полученной зависимости отношения Id/Ig от параметра DPA (рисунок 53) можно выделить несколько областей по мере роста флюенса облучения. До величины DPA около 5*10-4 наблюдается рост с небольшой производной, что согласно [240] соответствует накоплению простейших дефектов в структуре графенового покрытия (область 1). Далее наблюдается значительное увеличение производной функции Id/Ig (DPA) что характерно для объединения простейших дефектов в сильнодефектные области (область 2), что приводит к последующему разрушению структуры графена и переходу в состояние аморфного углерода (carbonblack) (область 3) [232]. Полученная зависимость Id/Ig от параметра DPA и механизм разупорядочевания структуры графена находят подтверждение в работе [241], где дефектообразование в графене под действием облучения ионами аргона с энергией 90 эВ моделировалось методами молекулярной динамики. Значения флюенсов облучения ионами аргона, представленные авторами, было пересчитано в параметр DPA. В работе было показано, что при величине DPA равной 3.3*10-5 происходит накопление точечных дефектов, а при величине DPA равной 3.3*10-4 активные области точечных дефектов начинают объединяться, что соответствует границе областей 1 и 2 на рисунке 53. При DPA равном 3.3*10-3 активные области точечных дефектов почти полностью объединяются в общий кластер. Дальнейшее увеличение флюенса облучения и соответственно параметра DPA приводит к полному разрушению структуры графена, где поведение зависимости Id/Ig (DPA) не соответствует упорядоченным материалам и не рассматривается в предложенной модели. На рисунке 54 представлены результаты работы [241] сопоставленные с полученными в диссертационной работе.

Рисунок 54. Сравнение результатов моделирования образования дефектов в графене методами молекулярной динамики [241] с полученными экспериментальными

результатами

Дополнительно рассматривался вклад в дефектообразование в графеновом покрытии таких процессов, как рассеяние налетающих частиц на атомах медной подложки, распыление атомов меди под действием падающих ионов.

Пролетая через слой углерода, ионы гелия или аргона попадают в медную фольгу и взаимодействуют с атомами меди [148]. В результате упругих столкновений, налетающие ионы изменяют наравление своего движения, и могут рассеятся в обратном направлении. Моделирование процессов рассеяния ионов гелия с энергией 100 кэВ от поверхности медной мишени в программе SIMNRA (см. рис. 55) показало, что ионы гелия после передачи энергии атомам меди в результате столкновения и рассеяния в обратную полусферу могут попасть в графеновый слой с энергией от 10 до 90 кэВ. Интегральное количество рассеянных в обратную полусферу ионов гелия составляет 1.2% от количества налетающих на мишень ионов, и они вносят незначительный вклад в процесс дефектообразования в графеновом покрытии. Аналогичным образом в обратную полусферу рассеиваются ионы аргона от атомов меди с энергией от 5 до 23 кэВ, количество обратнорассеяных частиц от медной

подложки составляет около 1.5% от количества падающих ионов, что также вносит незначительный вклад в разрушение мишени.

Кроме рассеяния налетающих частиц на атомах меди, также могут происходить процессы распыления поверхностного слоя подложки. В таком случае атомы меди, распыленные в направлении графенового покрытия, также могут вносить вклад в разрушение структуры графена. Согласно [177] значение коэффициента распыления меди ионами гелия с энергией 100 кэВ близко к величине 0.05, при этом значение коэффициента распыления меди ионами аргона с энергией 100 кэВ близко к величине 5. Данные по коэффициентам распыления атомов меди ионами гелия и аргона представлены на рисунке 56. Другими словами, ионы гелия распыляют незначительное количество атомов меди и вкладом распыленных атомов в дефектообразование графена можно пренебречь. При этом на один падающий ион аргона приходится в среднем 5 атомов меди, вылетевших в направлении графенового покрытия. Согласно [242] распределение по энергии распыленных атомов имеет максимум в области поверхностной энергии связи, что для меди составляет 3.26 эВ [243]. Атомы меди с такой энергией не в состоянии выбить атомы углерода из равновесных положений путем упругих соударений, но могут передавать энергию электронной системе графена. Учитывая наномасштаб графенового покрытия, выделенная в неупругих взаимодействиях энергия может приводить локальному нагреву, однако исследование влияния указанного эффекта на дефектообразование выходит за рамки данной работы.

Рисунок 55. Моделирование рассеяния ионов гелия с энергией 100 кэВ на меди

Рисунок 56. Коэффициенты распыления ионами гелия и аргона медной мишени

Заключение

В ходе диссертационной работы была введена в эксплуатацию экспериментальная линия, позволяющая проводить ионное облучение и исследование состава и структуры образцов методом резерфордовского обратного рассеяния без нарушения условий вакуума.

Были проведены эксперименты по облучению кремниевых монокристаллических образцов различными типами ионов с разными энергиями и флюенсами и изучены параметры распределений по глубине примеси и образованных дефектов. Экспериментальные результаты сравнивались с результатами моделирования бинарных парных соударений согласно модели Норгетта-Робинсона-Торренса. Из результатов следует, что уменьшение энергии, приходящейся на нуклон, приводит к увеличению отличия экспериментальных и рассчитанных результатов. Отметим, что облучение ионами железа проводилось со значительно большими флюенсами в сравнении с ионами ксенона, что должно проявиться на ширине профиля дефектов, в частности привести к его уширению и, соответственно, уменьшению различия между экспериментальными и рассчитанными результатами. В случае ионов ксенона при энергии 0.38 кэВ/нуклон наблюдается наибольшее отклонение на уровне 50% экспериментальных средних проективных пробегов от результатов моделирования. При энергии 2,3 кэВ/нуклон экспериментальные и рассчитанные средние проективные пробеги сравниваются по значению. Отклонение средних проективных пробегов ионов железа при энергии 1,6 кэВ/нуклон составляет 54%. При энергии ионов железа 4,46 кэВ/нуклон, экспериментальные и рассчитанные средние проективные пробеги совпадают. Для профилей радиационно-стимулированных дефектов упаковки атомов кремниевого монокристалла наблюдается аналогичная тенденция. В случае ионов железа с энергией 1.6 кэВ/нуклон различие экспериментальной и смоделированной ширины дефектного слоя составляет 41%, для ионов ксенона с энергией 1.54 кэВ/нуклон соответствующее различие составляет 60%.

Методами резерфордовского обратного рассеяния и комбинационного рассеяния света было показано влияние флюенса облучения на процесс дефектообразования. На основе спектров резерфордовского обратного рассеяния и комбинационного рассеяния света было показано, что для ионов различных масс в кремнии наблюдается линейная зависимость количества дефектов от параметра DPA, связанная с ростом количества дефектов в диапазоне значений DPA от 0 до 0.5. При величине параметра DPA превышающей 0.5 наблюдается замедление роста количества дефектов с ростом

флюенса, что может быть связано с процессом объединения локальных высокодефектных областей с последующим формированием аморфного слоя.

В работе было исследовано влияние параметров ионного облучения на этапы дефектообразования в графеновом покрытии на медной фольге. Методами комбинационного рассеяния света было продемонстрировано влияние флюенса на разрушение структуры графена. Применяя методы компьютерного моделирования образования дефектов под действием ионного облучения основанные на статистическом моделировании бинарных столкновений были продемонстрированы этапы дефектообразования в графене при облучении ионами гелия и аргона с энергией 100 кэВ при различных флюенсах. Было показано, что происходит накопление точечных дефектов до значений параметра DPA 5*10-4, после чего начинается процесс объединения активных областей дефектов в высокодефектные области, и при значениях параметра DPA 5*10-3 происходит разрушение порядка в расположении атомов углерода с переходом в фазу аморфного углерода.

Список используемых сокращений и обозначений

DPA - displacementperatom - число смещений на атом

SIMNRA - computer simulation of RBS, ERDA, NRA, MEIS and PIGE

SRIM - The Stopping and Range of Ions in Matter

LSS - ЛТТТТТТ - теория Линдхарда, Шарфа и Шиотта

ZBL - потенциал Циглера-Бирзака-Литтмарка

BCA - аппроксимация бинарных столкновений

MD - молекулярная динамика

DFT - теория функционала плотности

ПВА - первично выбитые атомы

КП - модель Кинчина-Пиза

НРТ - модель Норгетта-Робинсона-Торренса

эВ - электронвольт

кэВ - килоэлектронвольт

МэВ - мегаэлектронвольт

 - ангстрем

мкА - микроампер

нм - нанометр

мкм - микрометр

см - сантиметр

с - секунда

пс - пикосекунда

мВт - милливатт

РОР - резерфордовское обратное рассеяние

КРС - комбинационное рассеяние света 239Ри - Плутоний 239 мбар - миллибар

Rp - средний проективный пробег иона

FWHM - ширина на полувысоте распределения

ТМН - турбомолекулярный насос а.е.м. - атомная единица массы

Список литературы

[1] Sigmund P. Six decades of atomic collisions in solids // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. -2017. - Vol.406. - P. 391 - 412

[2] Vantomme A. 50 years of ion channeling in materials science // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 2016. - Vol.371. - P. 12 - 26

[3] Was G.S., Averback R.S. Radiation Damage Using Ion Beams, Elsevier LTD, 2012

[4] Russel K.C. Phase stability under irradiation // Progr. In Mat. Sci. - 1984. - Vol.28. - P. 229 - 434

[5] Kinchin G.W., Pease R.S. Displacement of Atoms in Solid by Radiation // Reports on Progress in Physics. - 1955. - Vol.18 - P. 590 - 615

[6] Norgett M.J., Robinson M.T., Torrens I.M. Vacancy Cluster and Plate Vacancy Collection Energy in Metals // Nucl. Eng. Des. - 1975. - Vol.33. - Issue 1. - P. 50 - 54

[7] Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM - The Stopping and Range of Ions in Matter // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2010. - Vol.11 - 12. - P. 1818 - 1823

[8] Nordlund K. et.al. Primary radiation damage: A review of current understanding and models // J. Nucl. Mat. - 2018. - Vol.512. - P. 450 - 479

[9] Mamalis A.G. et.al. Nanotechnology and nanostructured materials: Trends in carbon nanotubes // Precision Eng. - 2004. - Vol.28. - P. 16 - 30

[10] Krasheninnikov A.V., Nordlund K. Ion and electron irradiation-induced effects in nanostructured materials // J. Appl. Phys. - 2010. - Vol.107. - P. 071301 - 071370

[11] Бор Н. «Прохождение атомных частиц через вещество», Москва: Изд-во иностр. лит-ры, 1950

[12] Риссел Х., Руге И. «Ионная имплантация», под ред. М.И. Гусевой, Москва: Наука, Глав. Ред. Физ.-мат. лит., 1983

[13] Bohr N. On the constitution of atoms and molecules // Phil.Mag. - 1913 - Vol.26. - P. 1 - 25

[14] Bohr N. On the Quantum theory of radiation and the structure of the atom // Phil.Mag. -1915. - Vol.30. - P. 394 - 415

[15] Bethe H. Zur Theorie des Durchgangs Schneller Korpuskularstrahlen Durch Materie // Ann.Phys. - 1930. - Vol.5.

[16] Bethe H., Z. Phys., Vol. 76, 1932

[17] Bloch F. Bremsvermgen von Atomen mit mehreren Elektronen // Z. Phys. - 1933. -Vol.81. - P. 363 - 376

[18] Mayer J.W., Erikson L., Davies J.A. Ion implantation in Semiconductors, New York, 1970

[19] Lindhard J., Scharff M., Schiot H.E. Range concepts and heavy ion ranges (1) // Kgl. Danske Videnskab. Selskab. Mat.-Fys. Medd. - 1963. - Vol.33. - Issue 14. - P. 1 - 44

[20 Lindhard J., Scharff M. // Range concepts and heavy ion ranges (2) // Kgl. Danske Videnskab. Selskab. Mat.-Fys. Medd. - 1953. - Vol.27. - Issue 15. - P. 1 - 42

[21] Lindhard J., Nielsen V., Scharff M., Thomsen P.V. // Kong.Dan.Vid.Sel.Mat.Fys.Med. -1963. - Vol.33. - Issue 10

[22] Schiott H.E. // Kgl. Danske Videnskab.Selskab Mat.-Fys. Medd. - 1966. - Vol.35

[23] Sanders J.B. Ranges of projectiles in amorphous materials // Can. J. Phys. - 1968. -Vol.46.

[24] Brice D.K. Ion Implantation - London. - 1971

[25] Furukawa S., Ishihara H. Range distribution theory based on energy distribution of implanted ions // J. Appl. Phys. -1972. - Vol.43

[26] Brice D.K., Ion implantation depth distributions: Energy deposition into atomic processes and ion locations // Appl. Phys. Lett. - 1970. - Vol.16

[27] P. Sigmund, J.B. Sanders // Proc. Int. Conf. Appl. Ion Beams in Semiconductor Technology - 1967.

[28] Pavlov P.V., Tetelbaum D.I., Zorin E.I., Alekseev V.I. Donor properties of nitrogen introduced into silicon and germanium by ion bombardment // Sov. Phys. Solid State -1967. - Vol.8

[29] Furukawa S., Ishihara H. // Proc. 2nd Conf. On Solid State Devices - 1970. - Tokyo

[30] Buttlar H. // Einfuhrung in die Grundlagen der Kernphysik. - 1964. - Frankfurt

[31] Линдхард Й. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц. // УФН. - 1969 - т. 99. - вып.2

[32] Lindhard J., Sharff H. Energy dissipation by ions in the keV region // Phys.Rev. - 1961. -Vol.124

[33] Fermi E. // Z. Phys. - 1928. - Vol.48

[34] Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Matter -1985. - Pergamon. - New York

[35] Sigmund P. On the number of atoms displaced by implanted ions or energetic recoil atoms // Appl. Phys. Lett. - 1969. - Vol.14

[36] Wesch W., Wendler E. Ion Beam Modification of Solids: Ion-Solid Interaction and Radiation Damage. - 2016. - Switzerland. - Springer

[37] Зиновьев А.Н., Мелузова Д.С. Определение потенциала из данных по обратному резерфордовскому рассеянию и электронная экранировка в реакциях ядерного синтеза // Поверхность. рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2016. - № 6. - c. 9 - 11

[38] Nastasi M., Mayer J.W. Ion Implantation and Synthesis of Materials // 2006. - Berlin. -Heidelberg-N.Y. - Springer

[38] Lindhard J., Winter A. // Kgl. Danske. Videnskab. Selskab. Mat.-Fys. Medd. - 1964. -Vol.34

[39] Firsov O.B. Calculation of the Interaction Potential of Atoms // Sov. Phys. JETP. - 1958.

- Vol.6 - Issue 3

[40] Eriksson L., Davies J.A., Jespersgard P. Range measurements in oriented tungsten single crystals (0.1-1.0 MeV). I. electronic and nuclear stopping powers // Phys. Rev. - 1967. - Vol. 161

[41] Мейер Дж., Эриксон Л., Дэвис Дж. Ионное легирование полупроводников // Москва. - 1973. - Мир

[42] Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологий // Москва. - 1984. - Высшая школа

[43] Карасев П.А. Ионно-стимулированные процессы в полупроводниках при различной плотности каскадов смещений // 2017

[44] Ojanpera A., Krasheninnikov A.V., Puska M. // Phys. Rev. B. - 2014. - Vol.89

[45] Nazarov V.U., Pitarke J.M., Kim C.S., Takada Y., Variational approach to the scattering of charged particles by a many-electron system // Phys. Rev. B - 2005. - Vol.71

[46] Runge E., Cross E.K.U. Density-functional theory for time-dependent systems // Phys. Rev. Lett. - 1984. - Vol.52

[47] Brice D.K., Appl. Ion implantation depth distributions. Energy deposition into atomic processes and ion location // Phys. Lett. -1970. - Vol.16

[48] Gibbons J.F. // Proc.IEEE - 1972. - Vol.60

[49] Vook F.L. Radiation Damage and Defects in Semiconductors // Phys. Conf. Ser. - 1973.

- Vol.16

[50] Kimerling L.C., Poate J.M. // J. Appl. Phys. - 1972. - Vol.45

[51] Bauerlein R., Rattke R., Zetschke A. // Phys. Stat. Sol. - 1967. - Vol.22

[52] Novak R.L. Temperature and energy dependence of the introduction and annealing rates of electron-induced defects in n- and p-type Si // Bull. Am. Phys. Soc. - 1965. - Vol.8

[53] Sosin A., Bauer W. Studies in Radiation Effects // New York - 1969.

[54] Sigmund P., Sanders J.B. // Proc. Int. Conf. Appl. Ion Beams. - 1967. - Grenoble

[55] Lindhard J., Scharff M., Schiott H E. // Kgl. Danske. Videnskab. Selskab. Mat.-Fys. Medd. - 1953. - Vol.27

[56] Brice D.K. // Appl. Phys. Lett. - 1970. - Vol.16

[57] Brice D.K. Spatial Distribution of Energy Deposited Into Atomic Processes in Ion Implanted Silicon // Rad. Effects - 1971. - Vol.11

[58] Tsurushima T., Tanoue H. Spatial distribution of energy deposited by energetic heavy ions in semiconductors // J. Phys. Soc. Jap. - 1971. - Vol.31

[59] Furukawa S., Ishihara H. Theoretical considerations on lateral spread of implanted ions // Jap. J. Appl. Phys. - 1972. - Vol.11

[60] Tsurushima T., Tanoue H., Gibbons J.F. // Electrochem. Soc. Meeting - 1970. - Los Angeles

[61] Morehead F.F., Crowder B.L., Title R.J. Formation of Amorphous Silicon by Ion Bombardment as a Function of Ion, Temperature, and Dose // J. Appl. Phys. - 1972. - Vol.43

[62] Mayer J.W., Eriksson L., Davies J.A. Ion implantation in Semiconductors // New York -1970.

[63] Crowder B.L., Title R.S., Brodsky M.H., Pettit G.D. // Appl. Phys.Lett. - 1970. - Vol.16

[64] Eriksson L., Davies J.A., Johannson N.G.E., Mayer J.W. // J.Appl.Phys. -1969. - Vol.40

[65] Picraux S.T., Westmoreland J.E., Mayer J.W., Hart R.R., Marsh O.J. Temperature dependence of lattice disorder created in si by 40 kev sb ions// Appl. Phys.Lett. - 1969. -Vol.14

[66] Зацепин Д.А., Вайнштейн И.А., Чолах С.О. Ионная модификация функциональных материалов // - Екатеринбург - 2014. - УрФУ. - 104 с.

[67] Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM— The Stopping and Range of Ions in Matter // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. - 2010. - Vol.268. - P. 1818-1823.

[68] Nordlund K. Historical review of computer simulation of radiation effects in materials // J. of Nucl. Materials - 2019. - Vol.520

[69] Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физическое распыление одноэлементных мишеней // Под ред. Р. Бериша - М.:Мир - 1984. - c. 336

[70] Nordlund K. et.al. Primary radiation damage: A review of current understanding and models // Nat. Communication - 2018. - Vol.9

[71] Рау Э.И., Татаринцев А.А., Зыкова Е.Ю. и др. Электронно-лучевая зарядка диэлектриков, предварительно облученных ионами и электронами средних энергий // Физика твердого тела - 2017. - т. 59. - вып.8. - c. 1504

[72] Pelaz L., Marques L.A., Barbolla J. Ion-beam-induced amorphization and recrystallization in Silicon // Departamento de Electronica - 2004

[73] Chernysh V.S., Johansen A., Sarholt-Kristensen L. Sputtering yield measurements on hcp and fcc cobalt // Rad. Effects Letters - 1980. - Vol.57. - P.119

[74] Shemukhin A.A., Balakshin Yu.V., Evseev A.P., Chernysh V.S. The Parameter influence of ion irradiation on the distribution profile of the defect in silicon film // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. - 2017. - Vol.406 B. - P.507-510

[75] Shemukhin A.A., Nazarov A.V., Balakshin Yu.V., Chernysh V.S. Defect formation and recrystallization in the silicon on sapphire films under Si+ irradiation // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2015. - Vol.354. - P.274-276.

[76] Pelaz L. et al. Atomistic modeling of ion beam induced amorphization in silicon// Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2005. - Vol.241. - P.501-505

[77] Shemukhin A.A., Kozhemiako A.V., Balakshin Yu.V., Chernysh V.S., Iron ions distribution profile obtained by irradiating the silicon single-crystal //Journal of Physics: Conference Series. - 2017. - Vol.917. - P.1-5

[78] Карабешкин К.В., Карасев П.А., Титов А.И. Накопление структурных нарушений при облучении кремния ионами PFn+ различных энергий // Физика и техника полупроводников - 2013. - т.47. - вып.2. - c.206-211

[79] Robinson M.T., Torrens I.M. Computer simulation of atomic-displacement cascades in solids in the binary-collision approximation // Phys. Rev. B - 1974. - Vol.9 - Issue 12

[80] Овидько И.О., Рейзис А.Б. Кинетика точечных дефектов и процессы аморфизации в тонких пленках при облучении // Физика Твердого Тела - 2003. - т.45 - вып.9

[81] Banhart F. Irradiation efects in carbon nanostructures // Rep. Prog. Phys. - 1999. -Vol.62 - Issue 8

[82] Sun L., Banhart F., Warner J. Two-dimensional materials under electron irradiation // MRS Bull. - 2015. - Vol.40 - Issue 1

[83] Kotakoski J., Meyer J.C., Kurasch S., Santos-Cottin D., Kaiser U., Krasheninnikov A.V. Stone-Wales-type transformations in carbon nanostructures driven by electron irradiation // Phys. Rev. B - 2011. - Vol.83 - Issue 24

[84] Susi T., Hofer C., Argentero G., Leuthner G.T., Pennycook T.J., Mangler C., Meyer J.C., Kotakoski J. Isotope analysis in the transmission electron microscope // Nature communications - 2016. - Vol.7

[85] Eckstein W. Computer Simulations of Ion-Solid Interactions // Springer. - 1991. - Berlin

[86] Tripathi M., Mittelberger A., Pike N.A., Mangler C., Meyer J.C., Verstraete M.J., Kotakoski J., Susi T. Electron-Beam Manipulation of Silicon Dopants in Graphene // Nano Lett. - 2018. - Vol.18. - Issue 8

[87] Compagnini G., Giannazzo F., Sonde S., Raineri V., Rimini E. Ion irradiation and defect formation in single layer graphene // Carbon - 2009. - Vol.47

[88] Guseva M. I., Suvorov A. L., Korshunov S. N., Lazarev N. E. Sputtering of beryllium, tungsten, tungsten oxide and mixed W-C layers by deuterium ions in the near-threshold energy range // J. Nucl. Mater. - 1999. - Vol.266-269. - P. 222-227

[89] Miller M.K., Cerezo A., Hetherington M.G., Smith G.D.W. Atom Probe Field-Ion Microscopy // Oxford University Press - 1996. - Oxford

[90] Chakraborty A.K., Woolley R.A.J., Butenko Y.V., Dhanak V.R., Siller L., Hunt M.R.C. A photoelectron spectroscopy study of ion-irradiation induced defects in single-wall carbon nanotubes // Carbon - 2007. - Vol.45

[91] Adhikari A.R., Bakhru H., Ajayan P.M., Benson R., Chipara M. Electron spin resonance investigations on ion beam irradiated single-wall carbon nanotubes // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2007. - Vol.265 - P.347-351

[92] Q. Xu, I. Sharp, C. Yuan, D. Yi, C. Liao, A. Glaeser, A. Minor, J. Beeman, M. Ridgway, P. Kluth, J.W. Ager, D.C. Chrzan, E.E. Haller. Large Melting-Point Hysteresis of Ge Nanocrystals Embedded in SiO 2 // Phys. Rev. Lett. - 2006. - Vol. 97

[93] Johannessen B., Kluth P., Llewellyn D.J., Foran G.J., Cookson D.J., Ridgway M.C. Amorphization of embedded Cu nanocrystals by ion irradiation // Appl. Phys. Lett. - 2007. -Vol. 90

[94] Samaras M., Derlet P.M., Swygenhoven H.V., Victoria M. Computer simulation of displacement cascades in nanocrystalline Ni // Phys. Rev. Lett. - 2002. - Vol.88

[95] Samaras M., Derlet P.M., Swygenhoven H.V. // Phil. Mag. - 2003. - Vol.83

[96] Murdoch H.A., Schuh C A. // J. Mater. Res. - 2013. - Vol.28. - P.2154-2163

[97] X.-M. Bai, A.F. Voter, R.G. Hoagland, M. Nastasi, B P. Uberuaga. Efficient Annealing of Radiation Damage Near Grain Boundaries via Interstitial Emission // Science - 2010. -Vol.327

[98] Kilmametov A.R., Gunderov D.V., Valiev R.Z., Balogh A.G., Hahn H. Enhanced ion Irradiation Resistance of Bulk Nanocrystalline TiNi Alloy // Scripta Mater. - 2008. - Vol.59. -Issue 10

[99] Ozerin S., Tai K., Vo N.Q., Bellon P., Averback R.S., King W.P. // Scripta Mater. -2012. - Vol.67. - P.720-723

[100] K.Y. Yu, Y. Liu, C. Sun, H. Wang, L. Shao, E.G. Fu, X. Zhang // J. Nucl. Mater. -2012. - Vol.425 - Issue 1-3

[101] I.J. Beyerlein, A. Caro, M.J. Demkowicz, N.A. Mara, A. Misra, B.P. Uberuaga Radiation Damage Tolerant Nanomaterials // Mater. Today - 2013. - Vol.16 - Issue 11

[102] M. Koebel, A. Rigacci, P. Achard Aerogel-based thermal superinsulation: an overview // J. Sol-Gel Sci. Technol. - 2012. - Vol.63 - Issue 3

[103] A.J. Westphal, R.M. Stroud, H.A. Bechtel et.al. Interstellar dust. Evidence for interstellar origin of seven dust particles collected by the Stardust spacecraft // Science -2014. - Vol.345

[104] E.M. Bringa, J.D. Monk, A. Caro et.al. Are nanoporous materials radiation resistant? // Nano Lett. - 2012. - Vol.12 - Issue 7

[105] K. Nordlund, F. Djurabekova, J. Comput. Electr., Vol. 13, Issue 1, 2014

[106] A.A. Leino, F. Djurabekova, K. Nordlund Radiation effects in nanoclusters embedded in solids // Eur. Phys. J. B - 2014. - Vol.87

[107] P L. Grande, G. Schiwietz // Brazilian J. Phys. - 1994. - Vol.24 - Issue 2

[108] P.L. Grande, G. Schiwietz. Ionization and Energy Loss Beyond Perturbation Theory// Adv. Quantum Chem. - 2004. - Vol.45

[109] Балакшин Ю.В., Шемухин А.А., Назаров А.В., Кожемяко А.В., Черныш В.С., In-situ модификация и анализ состава и кристаллической структуры кремниевой мишени с помощью ионно-пучковых методик // Журнал технической физики - 2018. - т.88. -№12.

[110] Шемухин А.А., Черных П.Н., Черныш В.С., Балакшин Ю.В., Назаров А.В., Ионно-пучковые методики ускорительного комплекса HVEE-500 НИИЯФ МГУ //Прикладная физика. - 2013. - №5.

[111] Зарубин И.М., Миронов В.П., Егоркин В.И., Шемухин А.А., Черныш В.С., Балакшин Ю.В., Назаров А.В., Воробьева Е.А., Устройство мониторирования ионного пучка, патент на полезную модель RU 187686 U1, 2019

[112] V.C. Kummari, T. Reiner, W. Jiang, F.D. McDaniel, F.D. Rout. Depth profile investigation of ß-FeSi2 formed in Si(1 0 0) by high fluence implantation of 50 keV Fe ion and post-thermal vacuum annealing // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2014. - Vol.332

[113] A. Hallen, G. Moschetti // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2014. - Vol.332

[114] C.-L. Jia, Z.-N. Wei // Physica B - 2014. - Vol.37

[115] E. Wendler, G. Becker, J. Rensberg, E. Schmidt, S. Wolf, W. Wesch // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2016. - Vol.379

[116] A.A. Shemukhin, A.V. Nazarov, Yu.V. Balakshin, V.S. Chernysh. Defect formation and recrystallization in the silicon on sapphire films under Si+ irradiation // Nucl. Instr. Methods Phys. Res. B - 2015. - Vol.354

[117] А.А. Шемухин, Ю.В. Балакшин, В.С. Черныш, С.А. Голубков, Н.Н. Егоров, А.И. Сидоров Механизмы дефектообразования и рекристаллизации в пленках кремния на

сапфире при ионном облучении // Физика и техника полупроводников - 2014. - т.48, вып.4

[118] A.A. Shemukhin, Yu.V. Balakshin, A.P. Evseev, V.S. Chernysh. The Parameter influence of ion irradiation on the distribution profile of the defect in silicon film // Nucl. Instr. Methods Phys. Res. B - 2017. - Vol.406

[119] S.J. Moloi, M. McPherson. RBS measurements of metal-doped p-type silicon used for radiation-hard detectors // Vacuum - 2014. - Vol.104

[120] H.-Y. Chiang, S.-H. Park, M. Mayer, K. Schmid, M. Balden, U. Boesenberg, R. Jungwirth, G. Falkenberg, T. Zweifel, W. Petry. Swift heavy ion irradiation induced interactions in the UMo/X/Al trilayer system (X= Ti, Zr, Nb, and Mo): RBS and ц-XRD studies // J. Alloys Compd. - 2015. - Vol. 626

[121] R.-Z. Xiao, Z.-S. Wang, X.-B. Yuan, J.-J. Zhou, Z.-L. Mao, H.-S. Su, B. Li, D.-J. Fu // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2016. - Vol.384

[122] O.S. Odutemowo, J.B. Malherbe, C.C. Theron, E.G. Njoroge, E. Wendler. In-situ RBS studies of strontium implanted glassy carbon // Vacuum - 2016. - Vol.126

[123] M. Alberic, K. Müller, L. Pichon, Q. Lemasson, B. Moignard, C. Pacheco, E. Fontan, I. Reiche. Non-invasive quantitative micro-PIXE-RBS/EBS/EBS imaging reveals the lost polychromy and gilding of the Neo-Assyrian ivories from the Louvre collection // Talanta -2015. - Vol.137

[124] H.C. Santos, N. Added, T.F. Silva, C.L. Rodrigues // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2015. - Vol.345

[125] C. Fourdrin, S.P. Camagna, C. Pacheco, M. Radepont, Q. Lemasson, B. Moignard, L. Pichon, B. Bourgeois, V. Jeammet. Characterization of gold leaves on Greek terracotta figurines: A PIXE-RBS study // Microchemical Journal - 2016. - Vol.126

[126] I. Ortega-Feliu, F.J. Ager, C. Roldan, M. Ferretti, D. Juanes, S. Scrivano, M.A. Respaldiza, L. Ferrazza, I. Traver, M.L. Grilli. Multi-technique characterization of gold electroplating on silver substrates for cultural heritage applications // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2017. - Vol.406

[127] L. Beck, E. Alloin, A. Vigneron, I. Caffy, I. Klein. Ion beam analysis and AMS dating of the silver coin hoard of Preuschdorf // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2017. -Vol.406

[128] Q.Q. Wu, J.J. Zhu, M.T. Liu, Z. Zhou, Z. An, W. Huang, Y.H. He, D.Y. Zhao. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2013. - Vol.296

[129] M. Noun, M. Roumie, T. Calligaro, B. Nsouli, R. Brunetto, D. Baklouti, L. d'Hendecourt, S. Della-Negra. On the characterization of the "paris" meteorite using PIXE, RBS and micro-PIXE // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2013. - Vol.306

[130] M.Q. Ren, X. Ji, S.K. Vajandar, Z.H. Mi, A. Hoi, T. Walczyk, J.A. van Kan, A.A. Bettio, F. Watt, T. Osipowicz. Analytical possibilities of highly focused ion beams in biomedical field // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 2017. - Vol.406 part A

[131] J. Lacroix, J. Lao, J.-M. Nedelec, E. Jallot. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B -2013. - Vol.306

[132] W.K. Chu, J.M. Mayer, M.A. Nicolet. Backscattering spectrometry. // Academic press. - 1978. - New York

[133] H. Lutz, R. Sizmann. Super ranges of fast ions in copper single crystals // Phys. Lett. -1963. - Vol.5

[134] Л. Фелдман, Д. Майер. Основы анализа поверхности и тонких плёнок // Москва -1989. - Мир. - c. 342

[135] M.T. Robinson, O.S. Oen. // Phys.Rev. - 1963. - Vol.132

[136] R.J. Schreutelkamp, V. Raineri, F.W. Saris, R.E. Kaim, J.F.M. Westendorp, P.F.H.M. vander-Meulen, K.T.FJanssen. Channeling implantation of B and P in silicon // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 1991. - Vol.55

[137] K.M. Wang, B.R. Shi, Z.L. Wang, Q.T. Zhao, Y.T. Wang, X.D. Liu, J.T. Liu. // Physics Letters A - 1990. - Vol.151. - Issue 5

[138] A. Fohl, R.M. Emrich, H.D. Carstanjen. A Rutherford backscattering study of Ar- and Xe-implanted silicon carbide // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B - 1992. - Vol.65. -P.335-340

[139] Матюхин С.И. Критические параметры каналирования // Журнал Технической Физики - 2008. - т.78 - в.12. - c.47-53

[140] J. Lindhard. // Mat. Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk. - 1965. - Vol.34 (14) - Issue 1

[141] Шемухин А.А., Балакшин Ю.В., Черныш В.С., Патракеев А.С., Голубков С.А., Егоров Н.Н., Сидоров А.И., Малюков Б.А., Стаценко В.Н., Чумак В.Д. Формирование ультратонких слоев кремния на сапфире// Письма в Журнал Технической Физики -2012. - т.38. - вып.19. - c.83-89

[142] Карабешкин К.В., Карасев П.А., Титов А.И. Влияние повышения плотности каскадов столкновений на эффективность генерации первичных смещений при ионной бомбардировке Si // Физика и Техника Полупроводников - 2016. - т.50 - вып.8

[143] Кольрауш К. Спектры комбинационного рассеяния. Москва. ЦЛ. 1952

[144] Кардона М. Рассеяние света в твердых телах. Москва. 1979

[145] NT-MDT Руководство по эксплуатации ЗНЛ Интегра Спектра

[146] National Nuclear Data Center, Brookhaven, USA http://www.nndc.bnl.gov/chart/decaysearchdirect.jsp?nuc=239PU&unc=nds

[147] https://www.originlab.com/

[148] Nastasi M., Mayer J.W., Wang Y. Ion Beam Analysis: Fundamentals and Applications // CRC Press - 2015. - London. - P. 460

[149] http://www.exphys.uni-linz.ac.at/Stopping/

[150] В.В. Титов. Внедрение быстрых ионов в монокристаллы. Москва. 1978. c.35

[151] J.J. Ph. Elich, H.E. Roosendaal, D. Onderdelinden. Relation between surface structures and sputtering ratios of copper single crystals // Radiat. Eff. Defects Solids - 1971. - Vol.10

[152] A. Arnau, F. Aurmayr, P.M. Echenique, M. Grether, W. Heiland, J. Limburg, R. Morgenstern, P. Roncin, S. Schippers, R. Schuch, N. Stolterfoht, P. Varga, T.J.M. Zouros, H.P. Winter. Interaction of slow multicharged ions with solid surfaces // Surf. Sci. Rep. -1997. - Vol.27

[153] T. Schenkel, A.V. Hamza, A.V. Barnes, D.H. Schneider. Interaction of slow, very highly charged ions with surfaces // Progr. Surf. Sci. - 1999. - Vol.61 - Issue 23

[154] F. Aumayr, H.P. Winter. Inelastic interactions of slow ions and atoms with surfaces // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 2005. - Vol.233

[155] R.A. Wilhelm, E. Gruber, J. Schwestka, R. Kozubek, T.I. Madeira, J.P. Marques, J. Kobus, A.V. Krasheninnikov, M. Schleberger, F. Aumayr. Interatomic Coulombic Decay: The Mechanism for Rapid Deexcitation of Hollow Atoms // Phys. Rev. Lett. - 2017. -Vol.119

[156] N.V. Novikov, Ya.A. Teplova. Influence of the Coulomb interaction in the final state on the cross section of single-electron capture by fast ions // Phys. Lett. A - 2014. - Vol.378

[157] Yu.A. Belkova, N.V. Novikov, Ya.A. Teplova. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B -2015. - Vol. 343

[158] V.A. Skuratov, J. O'Connell, A.S. Sohatsky, J. Neethling. TEM study of damage recovery in SiC by swift Xe ion irradiation // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2014. - Vol. 327

[159] E.G. Njoroge, C.C. Theron, J.B. Malherbe, N.G. VanderBerg, T.T. Hlatshwayo, V.A. Skuratov. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2015. - Vol. 354

[160] Y. Chen, Z. Zhao, J. Dai, Y. Liu, H. Ma, R. Nie. // Rad. Measurements - 2008. - Vol. 43

[161] E.V. Gafton, G. Bulai, O.F. Caltun, S. Cervera, S. Mace, M. Trassinelli, S. Steydli, D. Vernhet. Structural and magnetic properties of zinc ferrite thin films irradiated by 90 keV neon ions // Appl. Surf. Sci. - 2016. - Issue 33036

[162] E. Hug, S. Thibault, D. Chateigner, L. Maunoury. Nitriding aluminum alloys by N-multicharged ions implantation: Correlation between surface strengthening and microstructure modifications // Surf. Coat. Techn. - 2012. - Vol. 206

[163] S. Thibault, E. Hug. // Appl. Surf. Sci. - 2014. - Vol.310

[164] M. Tomida, Y. Kato, T. Asaji. Formation of ß-FeSi2 by implanting multicharged iron ions produced in an ECR ion source // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2005. - Vol. 237

[165] G. Borsoni, N. Bechu, M. Gros-Jean, M.L. Korwin-Pawlowski, R. Laffitte, V.Le Roux, L. Vallier, N. Rochat, C. Wyon. Ultra-thin oxides on silicon fabricated using ultra-slow multicharged ion beams // Microelectronics Reliability - 2001. - Vol.41

[166] G. Borsoni, V. Le Roux, R. Laffitte, S. Kerdiles, N. Bechu, L. Vallier, M.L. Korwin-Pawlowski, C. Vannuffel, F. Bertin, C. Vergnaud, A. Chabli, C. Wyon. // Solid-State Electron. - 2002. - Vol.46

[167] A.S. El-Said, R.A. Wilhelm, R. Heller, S. Akhmadaliev, S. Fasco. Creation of surface nanostructures in Al2O3 by slow highly charged ions // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B -2013. - Vol.317

[168] J.P. Biersack. The effect of high charge states on the stopping and ranges of ions in solids // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 1993. - Vol. 80/81

[169] R.A. Wilhelm, E. Gruber, R. Ritter, R. Heller, S. Facsko, F. Aumayr. Charge Exchange and Energy Loss of Slow Highly Charged Ions in 1 nm Thick Carbon Nanomembranes // Phys. Rev. Lett. - 2014. - Vol. 112 (15)

[170] P. Ernst, R. Kozubek, L. Madaub, J. Sonntag, A. Lorke, M. Schleberger. Irradiation of graphene field effect transistors with highly charged ions // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B -2016. - Vol.382

[171] M. Erich, M. Kokkoris, S. Fazinic, S. Petrovic. EBS/C proton spectra from a virgin diamond crystal // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2016. - Vol.381

[172] M. Erich, M. Kokkoris, S. Fazinic, S. Petrovic. Channeling implantation of high energy carbon ions in a diamond crystal: Determination of the induced crystal amorphization // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2018. - Vol.416

[173] M.T. Robinson. The temporal development of collision cascades in the binary-collision approximation // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 1990. - Vol.48

[174] M.T. Robinson. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 1992. - Vol.67

[175] P. Philipp, T. Wirtz, H.-N. Migeon, H. Scherrer. A TRIDYN study: Comparison of experimental SIMS useful yields with simulated Cs concentration evolution // Int. J. Mass Spectrometry - 2007. - Vol.261

[176] P. Sigmund. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 1987. - Vol.27(1)

[177] Y. Yamamura, H. Tawara. // NIFS-DATA - 1995. - Vol. 23

[178] J.F. Ziegler. High energy ion implantation // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 1985. -Vol.6

[179] Кожемяко А.В., Балакшин Ю.В., Шемухин А.А., Черныш В.С., Изучение профиля распределения железа, имплантированного в кремний // Физика и техника полупроводников - 2017. - т.51. - №6.

[180] T. Schenkel, M.A. Briere, A.V. Barnes, A.V. Hamza, K. Bethge, H. Schmidt-Bocking, D.H. Schneider. Charge State Dependent Energy Loss of Slow Heavy Ions in Solids// Phys. Rev. Lett. - 1997. - Vol.79(11)

[181] T. Schenkel, A.V. Hamza, A.V. Barnes, D.H. Schneider. Electronic sputtering of thin conductors by neutralization of slow highly charged ions // Phys. Rev. A - 1997. - Vol. 56(3)

[182] M. Behar, P.F.P. Fichter, P.L. Grande, F.C. Zawislak. Range profiles of medium and heavy ions implanted into SiO2 // Mater. Sci. Engin. - 1995. - Vol.R15

[183] F. Aumayr, P. Varga, H.P. Winter. Potential sputtering: Desorption from insulator surfaces by impact of slow multicharged ions // Int. J. Mass Spectrometry - 1999. - Vol.192

[184] B.L. Oksengendler, F.G. Djurabekova, S.E. Maksimov, N.Yu. Turaev, N.N. Turaeva. Mechanisms of sputtering of nanoparticles embedded into solid matrix by energetic ion bombardment // Vacuum - 2014. - Vol.105

[185] S. Meyer, A. Wucher. The influence of projectile charge state on ionization probabilities of sputtered atoms // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2009. - Vol.267

[186] R. Gonzalez-Arrabal, N. Gordillo, G. Garcia, D.O. Boerma, V.A. Khodyrev. The Coulomb explosion of swift C+2 molecules under channeling conditions // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2006. - Vol.249(1-2)

[187] V.A. Khodyrev, V.S. Kulikauskas, C. Yang. The Coulomb explosion of molecular ions in channeling conditions // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2002. - Vol.195(3-4)

[188] P. Varga, T. Neidhart, M. Sporn, G. Libiseller, M. Schmid, F. Aumayr, H.P. Winter. Sputter yields of insulators bombarded with hyperthermal multiply charged ions // Physica Scripta - 1997. - Vol.T73

[189] W.J. Lakshantha, V C. Kummari, T. Reinert, F.D. McDaniel, B. Rout. Depth profile investigation of ß-FeSi2 formed in Si (1 0 0) by high fluence implantation of 50 keV Fe ion and post-thermal vacuum annealing // Nucl. Instr. Meth. B - 2014. - Vol.332

[190] K.A. Gonchar, A.A Zubairova., A. Schleusener et.al. Optical Properties of Silicon Nanowires Fabricated by Environment-Friendly Chemistry // Nanoscale Res. Lett. - 2016. -Vol.11

[191] M.B. Gongalsky, Yu.V. Kargina, L A. Osminkina et.al. // Appl. Phys. Lett. - 2015. -Vol.10

[192] A. Kozlovskiy, M. Zdorovets, K. Kadyrzhanov // Appl. Nanoscience - 2018. - Vol.9

[193] D.E. Presnov, S.A. Dagesyan, I.V. Bozhev et.al. Single-Electron Structures Based on Solitary Dopant Atoms of Arsenic, Phosphorus, Gold, and Potassium in Silicon // Moscow University Physics Bulletin - 2019. - Vol.74. - Issue 2

[194] S.D. Trofimov, S.A. Tarelkin, S.V. Bolshedvorskii et. al. Spatially controlled fabrication of single NV centers in Ila HPHT diamond // Optical Material Express - 2020. -Vol.10 - Issue 1

[195] A.I. Morkovkin, E.A. Vorobyeva, A.P. Evseev et.al. Modification of Carbon-Nanotube Wettability by Ion Irradiation // Semiconductors - 2019. - Vol.53. - Issue 12.

[196] E.M. Elsehly, N.G. Chechenin, A.V. Makunin et.al. Enhancement of CNT-based filters efficiency by ion beam irradiation // Rad. Phys. and Chem. - 2018. - Vol.146.

[197] M. Callisti, M. Karlik, T. Polcar. Bubbles Formation in Helium Ion Irradiated Cu/W Multilayer Nanocomposites: Effects on Structure and Mechanical Properties // J. of Nucl. Mat. - 2016. - Vol.473.

[198] S. Pinilla, T. Campo, J.M. Sanz et.al. Highly ordered metal-coated alumina membranes: Synthesis and RBS characterization // Surf. and Coat. Tech. - 2019. - Vol.377.

[199] L. Fauquier, B. Pelissier, D. Jalabert et.al. Depth profiling investigation by pARXPS and MEIS of advanced transistor technology gate stack // Microelectr. Eng. - 2017. - Vol.169.

[200] I.K. Gainullin. Towards quantitative LEIS with alkali metal ions // Surf. Sci. - 2018. -Vol.677

[201] I.D. Kharitonov, V.A. Mazgunova, V.A. Babain et.al. A CVD Process for Producing Atomic Current Sources Based on 63Ni // Radiochemistry - 2018. - Vol. 60 - Issue 2.

[202] A.A. Tonkikh, V.I. Tsebro, E.A. Obraztsova et.al. Films of filled single-wall carbon nanotubes as a new material for high-performance air-sustainable transparent conductive electrodes operating in a wide spectral range // Nanoscale - 2019. - Vol.11

[203] Кожемяко А.В., Евсеев А.П., Балакшин Ю.В., Шемухин А.А., Особенности дефектообразования в наноструктурированном кремнии при ионном облучении // Физика и техника полупроводников - 2019. - т.53. - №6.

[204] I.H. Campbell, P.M. Fauchet. The Effects of Microcrystal Size and Shape on the One Phonon Raman Spectra of Crystalline Semiconductors // Solid State Commun. - 1986. -Vol.58

[205] R. Prabakaran, R. Kesavamoorthy, S. Amirthapandian et.al. Raman scattering and photoluminescence studies on O+ implanted silicon // Physica B: Cond. Matt. - 2003. -Vol.337

[206] K.V. Karabeshkin, P A. Karaseov, A. I. Titov // Semiconductors - 2013. - Vol.47 -Issue 2

[207] O. Camara, M.A. Tunes, G. Greaves et.al. // Ultramicroscopy - 2019. - Vol.207

[208] L. Pelaz, L.A. Marques, M. Aboy. Monte Carlo modeling of amorphization resulting from ion implantation in Si // Comp. Mat. Sci. - 2003. - Vol.27

[209] E. Friedland. Investigation of amorphization energies for heavy ion implants into silicon carbide at depths far beyond the projected ranges // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 2017. -Vol.391

[210] K. Imada, M. Ishimaru, H. Xue et.al. Amorphization resistance of nano-engineered SiC under heavy ion irradiation // J. of Nucl. Mat. - 2016. - Vol.478

[211] E.Aradi, J. Lewis-Fell, G. Greaves et.al. Low-temperature investigations of ion-induced amorphisation in silicon carbide nanowhiskers under helium irradiation // Appl. Surf. Sci. -2019. - Vol.501

[212] J.Li., H. Huang, G. Lei et.al. Evolution of amorphization and nanohardness in SiC under Xe ion irradiation // J. of Nucl. Mat. - 2014. - Vol.454

[213] M. Jaraiz, L. Pelaz, E. Rubio, J. Barbolla, G.H. Gilmer et al. Atomistic modeling of point and extended defects in crystalline materials // Mat. Res. Soc. Symp. - 1998. - Vol.43

[214] R. Prabakaran, R. Kesavamoorthy, S. Amirthapandian et.al. Raman scattering and photoluminescence studies on O+ implanted silicon // Phys. B: Cond. Matt. - 2003. - Vol.337

[215] Балакшин Ю.В., Кожемяко А.В., Petrovic S., Erich M., Шемухин А.А, Черныш В.С., Влияние зарядового состояния ионов ксенона на профиль распределения по глубине при имплантации в кремний // Физика и техника полупроводников. - 2019. -т.53. - №8.

[216] F. Banhart, J. Kotakoski, A.V. Krasheninnikov. Structural Defects in Graphene // ACS Nano - 2011. - Vol.6 - Issue 26. - P.26-41

[217] L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus // Phys. Rep. - 2009. -Vol.473 - Issue 51

[218] M. Garcia-Hernandezand, J. Coleman. Corrigendum: Materials science of graphene: a flagship perspective // 2D Mater - 2016. - Vol.3

[219] D.G. Papageorgiou, I.A. Kinloch, R.J. Young. Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites // Prog. Mater Sci. - 2017. - Vol.90. - P.75-127

[220] D. Yongxu, D. Li, L. Liu, G. Gai. Recent Achievements of Self-Healing Graphene/Polymer Composites // Polymers - 2018. - Vol.10 (2)

[221] L. Liu, M. Qing, Y. Wang, S. Chen. // J. Mater. Sci. Technol. - 2015. - Vol.31

[222] Minnebaev D.K., Balakshin Yu.V., Nazarov A.V., Kharitonov I.D., Zaitsev E.V., Zabolotskiy A.D., Chernysh V.S., Shemukhin A.A., Irradiation-induced defects in graphene on copper // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2019. - Vol.460.

[223] K.A. Williams, A.J. Boydston, C. Bielawski. Towards electrically conductive, selfhealing materials // J. R. Soc. Interface - 2007. - Vol.4 - Issue 13

[224] M X. Navarro, R.R. Delgado, M.G. Lagally, G.L. Kulcinski, J.F. Santarius. Implantation of 30 keV Helium into Graphene-Coated Tungsten // Fusion Sci.Tech. - 2017. -Vol.72. - Issue 4. - P.713-718

[225] L. Tapaszto, G. Dobrik, P. Nemes-Incze, G. Vertesy, P. Lambin, L.P. Biro. Tuning the electronic structure of graphene by ion irradiation // Phys. Rev. B - 2008. - Vol.78

[226] J.H. Chen, W.G. Cullen, C. Jang, M.S. Fuhrer, E. D. Williams. Defect Scattering in Graphene // Phys. Rev. Lett. - 2009. - Vol.102

[227] E. Stolyarova et al. Observation of Graphene Bubbles and Effective Mass Transport under Graphene Films // Nano Lett. - 2009. - Vol.9. - P.332-337

[228] J.C. Meyer, C. Kisielowski, R. Erni, M.D. Rossell, M.F. Crommie, A. Zettl. Direct Imaging of Lattice Atoms and Topological Defects in Graphene Membranes // Nano Lett. -2008. - Vol.8

[229] M.H. Gass, U. Bangert, A.L. Bleloch, P. Wang, R.R. Nair, A.K. Geim. Free-standing graphene at atomic resolution // Nat. Nanotechnol. - 2008. - Vol.3. - P.676-681

[230] O. Lehtinen, J. Kotakoski et.al. Effects of ion bombardment on a two-dimensional target: Atomistic simulations of graphene irradiation // Phys. Rev.B - 2010. - Vol.81

[231] I. Calizo, I. Bejenari, M. Rahman, G. Liu, A.A. Balandin. Ultraviolet Raman Spectroscopy of Single and Multi-layer Graphene// J. Appl. Phys. - 2009. - Vol.106

[232] M. Pawlyta, J.N. Rouzaud, S. Duber. Raman Microspectroscopy Characterization of Carbon Blacks: Spectral Analysis and Structural Information // Carbon - 2015. - Vol.84. -P.479-490

[233] G. Gawlik, P. Ciepielewski, J. Baranowski. Modification of graphene by ion beam // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2017. - Vol.406

[234] A. Eckmann et.al. Probing the nature of defects in graphene by Raman spectroscopy // Nano Lett. - 2012. - Vol.12

[235] S. Kim et al. Multi-purposed Ar gas cluster ion beam processing for graphene engineering// Carbon - 2018. - Vol.131. - P.142-148

[236] A. Jorio et.al. Raman Spectroscopy in Graphene Related Systems // Phys. Stat. Sol. B -2010. - P.368

[237] G. Gawlik, P. Ciepielewski, J. Baranowski, J. Jagielski. Ion beam induced defects in CVD graphene on glass // Surf. Coat. Tech. - 2016. - Vol.306A. - P.119-122

[238] G. Gawlik, P. Ciepielewski, J. Baranowski, J. Jagielski. Graphene defects induced by ion beam // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B - 2017. - Vol. 408.

[239] M. Tripathi, A.V. Markevich, R. Boettger, S. Facsko, E. Besley, J. Kotakoski, T. Susi. Implanting germanuim into graphene // ACSNano - 2018. - Vol. 12(5)

[240] Балакшин Ю.В., Кожемяко А.В., Евсеев А.П., Миннебаев Д.К., Elsehly E.M., Влияние параметров облучения ионами ксенона и аргона на дефектообразование в кремнии // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия.- 2020. -№3.

[241] M. Lucchese et.al. Quantifying ion-induced defects and Raman relaxation length in graphene // Carbon - 2010. - Vol. 48. - P.1592-1597

[242] Распыление твердых тел ионной бомбандировкой, под редакцией Р. Бериша, Мир, 1984

[243] http://www.knowledgedoor.com/2/elements_handbook/