电子束对ZnO和TiO_(2)辐照损伤的模拟计算

摘要

电子辐照在材料中产生的缺陷主要是相互独立的空位-间隙原子对,由于不同靶原子的离位阈能不同,通过改变电子束的能量可以调控在材料中产生的缺陷类型,同时,电子的注量又可以决定电子辐照产生的缺陷的浓度.ZnO和TiO_(2)的磁光电特性受Zn空位、Ti空位、O空位、Zn间隙原子、Ti间隙原子等缺陷的影响,因此可以通过电子辐照的方法在ZnO和TiO_(2)中产生不同浓度的各类缺陷进而研究缺陷对材料磁光电特性的影响.本文利用MCNP5程序结合蒙特卡罗辅助经典(MCCM)算法模拟计算了不同能量的点源电子束及面源电子束在纤锌矿ZnO和金红石TiO_(2)中产生的辐照损伤(dpa)的大小及分布.计算结果表明,点源电子束在样品内部产生的dpa随着入射深度的增加先增大后减小,而在横向方向很快衰减;面源电子束产生的辐照损伤在样品内部随着入射深度的增加同样呈现先增加后减小的趋势,同时dpa的最大值与电子束能量呈二次函数的关系;电子束能量沉积的计算结果表明,能量沉积区域的大小与电子束能量密切相关,同时随着电子束能量的增加,能量沉积最大值出现的位置逐渐向样品内部移动,整个能量沉积区域具有前倾的趋势.