Μέτρηση διαφορικής ενεργού διατομής της αντίδρασης D(d,p), σε ενέργειες και γωνίες κατάλληλες για NRA

Abstract

Η εμφύτευση δευτερίου έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς στο παρελθόν με σκοπό την τροποποίηση των φυσικών ιδιοτήτων στα μέταλλα, τις ενώσεις και τους ημιαγωγούς. Ο ακριβής προσδιορισμός της κατανομής συγκέντρωσης δευτερίου, αποτελεί μια πρόκληση για όλες τις αναλυτικές τεχνικές της «ανάλυσης με δέσμη ιόντων» (IBA-Ion Beam Analysis). Η ανάλυση πυρηνικών αντιδράσεων (NRA - Nuclear Reaction Analysis) μέσω της αντίδρασης 2H(d,p) φαίνεται να είναι η πιο ελπιδοφόρα ειδικά για τις περιπτώσεις των πολυσύνθετων μητρών ή για την μελέτη των στρωμάτων εμφύτευσης σε μεγάλο βάθος, όπου η αντίδραση 2H(3He,p) και η τεχνική ανάλυσης με πυρήνες από ανάκρουση (ERDA - Elastic Recoil Detection Analysis) έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία αλλά κυρίως στην μελέτη υπέρλεπτων στρωμάτων δευτερίου, κοντά στην επιφάνεια του στόχου. Στην εργασία αυτή προσδιορίστηκαν οι διαφορικές ενεργές διατομές της αντίδρασης 2H(d,p) στις γωνίες 140, 150, 160 και 170 μοίρες, για E(d,lab)=900-1600 keV με βήμα ενέργειας 50 keV. Επιπλέον μετρήθηκαν ορισμένα σημεία σε τρεις ακόμη γωνίες μέχρι τις 110 μοίρες, με σκοπό την μελλοντική θεωρητική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων.

Deuteron implantation has been extensively used in the past as a means for the modification of the physical properties of metals, compounds and semiconductors. The accurate determination of the resulting deuteron depth profiles presents a series of problems for all the principal IBA (Ion Beam Analysis) techniques. Nuclear Reaction Analysis (NRA), using the 2H(d,p) reaction, seems to be the most promising candidate, especially in the case of complex matrices or for the study of deep-implanted layers, whereas the 2H(3He,p) reaction and ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis) have been successfully employed in the past for the study of ultra-thin deuteron layers close to the target’s surface. In the present work differential cross-section values for the 2H(d,p) reaction have been determined at 140, 150, 160 and 170 (deg), for E(d,lab)=900-1600 keV, with an energy step of 50 keV. Selected data points were measured at three more backward detection angles, up to 110 (deg), in order to facilitate the subsequent theoretical evaluation.