Høj-energi ioner-bevægelse påvirket af siliciumkrystal periodicitet

Jo tyndere siliciumkrystal, des bedre. Ja, tyndere krystaller giver bedre måder at manipulere baner for meget højenergiske ioner i partikelacceleratorer på. Yderligere anvendelser omfatter materialeanalyse, halvlederdoping og stråletransport i store partikelacceleratorer. Alle disse er afhængige af vores forståelse af, hvordan positivt ladede højenergipartikler bevæger sig gennem krystaller.

Denne proces, kaldet ion -kanalisering, er fokus for et nyt papir af Mallikarjuna Motapothula og Mark Breese, der arbejder på National University of Singapore. I et papir udgivet i EPJ B , forfatterne studerer, hvordan krystalperiodiciteten påvirker bevægelsen af ​​ioner, hvis energi hører til et 1 til 2 MeV -område, som de transmitteres gennem meget tynde krystaller i størrelsesordenen få hundrede nanometer, og hvordan det påvirker deres vinkelfordeling.

Kanalisering i krystaller sker, når den indgående ions tværgående energi er mindre end den maksimale potentielle energi, der er forbundet med en atomrække eller et krystalplan. Forfatterne studerer banerne for højenergioner, som passerer gennem flere radiale ringe af atomstrenge, før de forlader den tynde krystal. Hver ring kan fokusere, styre eller sprede de kanaliserede ioner i tværretningen.

Det, der er så interessant ved dette arbejde, er, at det er afhængigt af en avanceret proces til fremstilling af meget tyndere krystaller end tidligere var muligt, når 55 nanometer. Det her, på tur, gør det muligt at observere meget mere følsomme og fine kantede strukturer i fordelingen af ​​transmitterede ioner.

Takket være sådanne avancerede materialer, forfatterne fandt ud af, at flere tidligere observerede, men dårligt forståede fænomener relateret til ionkanalisering nu kan forklares. Disse fænomener er relateret til det faktum, at ioner nærmer sig krystalkernerne inden for et bestemt område og er spredt gennem en vinkel, der er stor nok til, at de kan interagere med flere tilstødende atomer, før de forlader den tynde krystal med en markant vinkelfordeling.