离子注入 6He 在金刚石中的晶格位置
材料科学
2026-04-08 v1
摘要
我们报告了短寿命离子注入核探针 6He (t1/2=807 ms) 在金刚石中的晶格位置，该实验利用 CERN 的 ISOLDE 设施中的 β 发射沟道方法完成。6He 以 30 keV 注入到保持在 30 °C 至 800 °C 温度范围内的单晶人造金刚石样品中。通过将沿不同晶向测量的发射沟道图案与各种可能位点的模拟产额进行比较，我们得出结论：注入的 6He 占据四面体(T)间隙位，这与理论预测的 He 在金刚石中优先占据 T 位的结论一致。800 °C 下的注入导致四面体间隙分数下降 20%，我们将其解释为扩散的开始——6He 因此能够转变为低晶体学对称性的晶格位点、到达样品表面或在其寿命期间逃逸到体相。我们估计 He 间隙迁移的激活能约为 1.63–2.89 eV，这与文献中 1.41 eV、1.97 eV、2.35 eV 和 2.36 eV 的理论预测一致。约 2 eV 的激活能意味着简单的间隙 He 在地质时间尺度上无法在金刚石中稳定存在，因此要留在内部，它应与材料中的某种缺陷结合，或以其他形式存在，如存在于其他矿物或液体的包裹体中，或可能存在于小的 He 气泡中。
引用
@article{arxiv.2604.05951,
title = {Lattice location of ion-implanted 6He in diamond},
author = {U. Wahl and J. G. Correia and A. Costa and B. Biesmans and G. Magchiels and S. M. Tunhuma and A. Lamelas and A. Vantomme and L. M. C. Pereira and the ISOLDE Collaboration},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.05951},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 10 figures