沟道效应

channelling effect

简介

当带电粒子沿某一晶轴(或晶面方向)射入到晶体中时，其在晶体中的射程明显增大，进一步的研究还发现在沿一主轴入射的带电粒子与靶原子间的各种近距作用，例如：背散射、核反应、能量损失、X射线产生等的几率明显地下降.而在偏离晶轴(或晶面)方向并与晶轴(或晶面)夹角超过某一临界角时，入射粒子在靶中的行为与它在无定形靶中的行为一样.带电粒子与单晶中原子互作用的这种强烈的方向效应就称为沟道效应. 沿晶轴方向入射时为轴沟道，沿晶面入射时为面沟道.

沟道效应是由Robinson( 1963年);Davies(1964年)等发现，1965年Lindhard对沟道效应作了较好的理论解释.

当带电粒子沿主晶轴入射进入晶体，与晶轴夹角很小时，与晶轴上的原子所发生的碰撞是一系列小角度的库伦散射. 粒子将在晶轴之间振荡行进. 此粒子则称为沟道粒子.

Lindhard在经典力学的基础上假定晶轴上的原子可看成彼此相距为d的原子弦(Atomicrow)，其对入射粒子的作用可用一个连续势来描述.由此Lindhard定量地计算出轴沟道的临界角：

其中，α是一常数，其值在0.8～1.2之间;Z1e、Z2e分别为入射粒子和靶原子所带电荷;E为入射粒子的动能; d为该晶轴的晶格常数.

对面沟道Lindhard计算到临界角：

其中N为原子密度;dp为晶面间距;aTF为Thomas-Fermi屏蔽半径;β为一常数，其值在1.5～2.0之间. 一般计算得到临界角ψc～1°，

目前沟道效应已广泛地用于测定晶体晶格损伤、晶体中杂质定位，晶体表面杂质成份和结构. 超晶格结构等，是晶体表层和表面研究的重要手段.

由于沟道效应的临界角很小，在离子注入中难于控制，故在离子注入中往往采取偏离沟道7°以上，以避免沟道的影响.

拓展资料

短沟道效应 窄沟效应 沟道谱 沟道辐射 沟道作用