Радиационные дефекты в облученном электронами чистом и легированном азотом HPHT-алмазе: подавление теплопроводности
А. В. Инюшкин+, А. Н. Талденков+, Д. А. Чернодубов+*, А. П. Елисеев×, В. Г. Винс°
+Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", 123182 Москва, Россия
*Московский физико-технический институт, 141700 Долгопрудный, Россия
×Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева Сибирского отделения РАН, 630090 Новосибирск, Россия
°ООО ВЕЛМАН, 630058 Новосибирск, Россия
Abstract
Исследовано влияние облучения электронами с энергией 3 МэВ при флюенсе
5× 1018 см-2 на теплопроводность κ (T) HPHT
монокристаллов алмаза типа IIa и типа Ib с концентрацией азота менее
1 ppm и приблизительно 70 ppm соответственно. Облучение приводит к
подавлению κ (T) во всем диапазоне исследованных температур 5 < T < 410 К.
Для чистого алмаза сильнейшее уменьшение κ (T) в 350 раз
наблюдается при 25-30 К, но при комнатной температуре падение κ (300 K) составляет 1.56 раза. Теплопроводность облученного
легированного алмаза подавлена гораздо слабее при низких температурах, но
сильнее при T > 140 K по сравнению с чистым алмазом. После облучения
различие в степени подавления теплопроводности двух типов алмазов столь
велико, что κ (T) для легированного алмаза больше, чем для чистого
алмаза при T < 50 K, причем больше на порядок величины при температуре
5 K. На основе экспериментальных данных можно предположить, что скорость
рассеяния фононов на нейтральных радиационных дефектах - вакансиях, их
агрегатах и парах Френкеля (пара взаимодействующих друг с другом
межузельного атома и вакансии) в чистом алмазе гораздо выше, чем на
отрицательно заряженных таких дефектах в алмазе, легированном азотом, при
низких температурах. Однако при высоких температурах соотношение
скоростей рассеяния становится обратным.