The Role of the Electrostatic Field on the Appearance of a Narrow and Dense Layer of Metal Nanoparticles Near the Surface of a Metal-Containing Dielectric after Electron Irradiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The work proposes a mechanism for the formation of a layered structure of metal nanoparticles in dielectrics irradiated with fast electrons a model is discussed. On the example of silver-containing glass, in which it is possible to accumulate silver nanoparticles under the surface in two layers: wide - at the depth of embedded primary electrons (~3 μm for 30 keV) and, extremely narrow ~0.1 μm -closer to the surface (at a depth of ~0.5 μm). Both the first and second layers are due to strong electrostatic fields arising in the regions of embedded electrons (space negative charge) and positive space charge formed by true secondary electron emission. The process of diffusion of polarized silver atoms in the specified inhomogeneous electric field with a secondary electron emission coefficient greater than one is considered. In the presented model of the distribution of spatial charge and electric field in silver-containing glass irradiated with fast electrons, an equilibrium profile of the concentration of silver atoms in the near-surface layer is obtained. It is shown that in the formed electric fields it is possible to form a structure with areas of enrichment and depletion of the specified impurity. The calculated values of the equilibrium concentrations of silver atoms at the surface may exceed the corresponding volume values by several times.

About the authors

O. A. Podsvirov

Peter the Grate St. Petersburg Polytechnic University

Email: olegpodsvir@mail.ru
St. Petersburg, 195251

D. A. Sokolova

Peter the Grate St. Petersburg Polytechnic University

Email: olegpodsvir@mail.ru
St. Petersburg, 195251

V. B. Bondarenko

Peter the Grate St. Petersburg Polytechnic University

Email: olegpodsvir@mail.ru
St. Petersburg, 195251

References

  1. Bigot J.Y., Halte V., Merle J.C., Daunois A. // Chem. Phys. 2000. V. 251. P. 181. https://www.doi.org/10.1016/s0301-0104(99)00298-0
  2. Jimenez J.A., Lysenko S., Liu H. // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. No 5. P. 054313. https://www.doi.org/10.1063/1.2976171
  3. Lipovskii A.A., Melehin V.G., Petrov M.I., Svirko Yu.P., Zhurikhina V.V. // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. No 1. P. 011101. https://www.doi.org/10.1063/1.3511746
  4. Berger A. // J. Non-Cryst. Solids. 1992. V. 151. P. 88. https://www.doi.org/10.1016/0022-3093(92)90013-A
  5. De Marchi G., Caccavale F., Gonella F., Mattei G., Mazzoldi P., Battaglin G., Quaranta A. // Appl. Phys. A. 1996. V. 63. P. 403. https://www.doi.org/10.1007/BF01567335
  6. Kaganovskii Yu., Lipovskii A., Rosenbluh M., Zhurikhina V. // J. Non-Cryst. Solids. 2007 V. 353. P. 2263. https://www.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2007.03.003
  7. Игнатьев А.И., Нащекин А.В., Неведомский В.М., Подсвиров О.А., Сидоров А.И., Соловьев А.П., Усов О.А. // ЖТФ. 2011. Т. 81. Вып. 5. С. 75. https://www.doi.org/10.1134/S1063784211050148
  8. Никоноров Н.В., Сидоров А.И., Цехомский В.А., Нащекин А.В., Усов О.А., Подсвиров О.А., Поплевкин С.В. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. Вып. 7. С. 35. https://www.doi.org/10.1134/S1063785009040063
  9. Touzin M., Goeuriot D., Guerret-Piecourt C., Juve D., Treheux D. and Fitting H.-J. // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 114110. https://www.doi.org/10.1063/1.2201851
  10. Громов В.В. Электрический заряд в облученных материалах. М.: Энергоиздат, 1982. 112 с.
  11. Melchinger A., Hofmann S. // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. P. 6224. https://www.doi.org/10.1063/1.360569
  12. Cazaux J. // J. Appl. Phys. 2001. V. 89. P. 8265. https://www.doi.org/10.1063/1.1368867
  13. Rau E.I., Tatarintsev A.A. // J. Appl. Phys. 2022. V. 132. P. 184102. https://www.doi.org/10.1063/5.0104628
  14. Drouin D., Couture R.A., Joly D., Tastet X., Aimez V., Gauvin R. // Scanning. 2007. V. 29. No 3. P. 92. https://www.doi.org/10.1002/sca.20000
  15. Бронштейн И.М., Фрайман Б.С. Вторичная электронная эмиссия. М.: Наука, 1969. 408 с.
  16. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971, 1108 с.
  17. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука, 1976, 616 с.
  18. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомных ионов: справочник. М.: Энергоатомиздат, 1986, 344 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».