Большая советсткая энциклопедия Каналирование заряженных частиц в

Каналирование заряженных частиц в

Каналирование заряженных частиц в кристаллах, движение частиц вдоль "каналов", образованных параллельными друг другу рядами атомов. При этом частицы испытывают скользящие столкновения (импульс почти не меняется) с рядами атомов, удерживающих их в этих "каналах" (рис.).

Если траектория частицы заключена между двумя атомными плоскостями, то говорят о плоскостном каналировании, в отличие от аксиального каналирования, при котором частица движется между соседними рядами атомов.

К. з. ч. было предсказано американскими физиками М. Т. Робинсоном и О. С. Оуэном в 1961 и обнаружено в 1963—65 несколькими группами экспериментаторов. Каналирование тяжёлых частиц (протонов и ионов) наблюдается при энергиях больше нескольких кэв, что соответствует длине волны де Бройля, малой по сравнению с постоянной кристаллической решётки. К. з. ч. в этом случае может быть описано законами классической механики. Для К. з. ч. необходимо, чтобы угол, образуемый скоростью частицы и осью атомного ряда (или плоскостью для плоскостного каналирования), не превышал некоторого критического значения Y_кр. Угол Y_кр тем больше, чем больше атомные номера частицы и атома кристалла, чем меньше энергия частицы и чем меньше расстояние между атомами в ряду атомов, вдоль которого происходит К. з. ч. Для аксиального каналирования в некоторых направлениях Y_кр = 0,1—5° (для плоскостного каналирования в несколько раз меньше).

Траектория каналированных частиц проходит дальше от ядер атомов кристаллической решётки, чем траектория неканалированных частиц. Это приводит к важным следствиям: 1) длина пробега частиц в канале значительно больше, чем длина пробега неканалированных частиц, т.к. электронная плотность в каналах меньше, чем в среднем в кристалле. Увеличение длины пробега ионов при К. з. ч. используется при ионном легировании полупроводников (см. Ионное внедрение). 2) Поскольку каналированные частицы движутся сравнительно далеко от ядер и близких к нему электронных оболочек (К и L оболочек), то вероятность ядерных реакций и возбуждения рентгеновского излучения под действием каналированных частиц намного меньше.

Частицы, движущиеся в каналах, могут выходить из канала в результате рассеяния на дефектах в кристалле, что используется для изучения дефектов. С эффектом К. з. ч. тесно связан эффект теней (см. Теней эффект).

Каналирование электронов отличается от каналирования тяжёлых частиц. Особенности каналирования электронов обусловлены влиянием их волновых свойств и отрицательным зарядом.

Лит.: Туликов А. Ф., Влияние кристаллической решетки на некоторые атомные и ядерные процессы. "Успехи физических наук", 1965, т. 87, в. 4, с. 585; Линдхард И., Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц, там же, 1969, т. 99, в. 2, с. 249; Томпсон М., Каналирование частиц в кристаллах, там же, 1969, т. 99, в. 2, с. 297; Каган Ю. М., Кононец Ю. В., Теория эффекта каналирования, "Журнал экспериментальной и теоретической физики", 1970, т. 58, в. 1, с. 226.

Ю. В. Мартыненко.