电子能损引起的金薄膜溅射机制的研究

离子碰撞引起固体表面团簇溅射是离子-固体相互作用研究的一个重要方面，其中离子引起金团簇溅射的研究受到广泛关注。但是到目前为止，MeV能区离子束引起金薄膜团簇溅射的研究较少，溅射机制尚不清楚。另外一方面，已有结果表明高能重离子碰撞金薄膜能够产生大尺寸金团簇，这种大尺寸金团簇将有可能成为生物医学领域的一种更好标签。因此在本项目中我们将利用中国原子能院串列加速器提供的不同剂量的30-100MeV金离子束与5-50nm的金薄膜碰撞，通过捕集器和透射电子显微镜对相互作用过程中溅射的金团簇进行收集和探测，从而从实验上给出溅射金纳米团簇产额随入射离子能量、剂量以及膜厚的关系，通过与理论模型比较进而探讨电子能损占主导的能区范围内团簇溅射的机制。该项目的研究将有助于在原子尺度范围内对离子-固体相互作用的理解，同时可为大尺寸金团簇的制备提供科学依据。

离子与固体的相互作用是核物理研究的重要领域之一，而作为离子与固体相互作用的一个重要方面—离子碰撞引起的固体表面团簇溅射的研究不仅在基础研究而且在应用研究方面具有重要的意义。自从1958年以来,这方面的研究引起了相当多的实验和理论研究者的兴趣,取得了很大的进展，但是对于MeV能区重离子引起大团簇溅射产额的研究报道较少，团簇溅射机制仍不清楚。因此，从实验上系统地研究电子能损引起的团簇溅射行为是需要的。. 本项目工作利用透射电子显微镜测量了能量为60MeV,80MeV，100MeV，剂量为1×1014ion/cm2和1×1012ion/cm2Au离子入射到厚度为5nm, 20nm和30nm的Au/Si薄膜上引起团簇溅射的形貌，进而确定了团簇尺寸的分布，研究了团簇产额与入射离子能量、入射剂量和薄膜厚度的关系。研究结果表明：在本项目研究范围内，在入射离子能量不变的情况下，随着入射剂量的增大，团簇的平均尺寸增大；在剂量相同的情况下，随着能量的增大，团簇的平均尺寸减小；入射剂量和入射能量相同的情况下，厚度为5nm的薄膜产生的团簇平均尺寸最小。团簇产额Y(n)与团簇中原子个数n的关系图显示衰变指数在4-8之间。