Post-Irradiation Annealing of Bi Ion Tracks in Si3N4: In-Situ and Ex-Situ Transmission Electron Microscopy Study

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/cryst15100852
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

High-energy (710 MeV) Bi ion track morphology in polycrystalline silicon nitride was investigated during post-irradiation annealing. Using both in-situ and ex-situ transmission electron microscopy, we monitored the recovery of crystallinity within initially amorphous ion track regions. In-situ annealing involved heating samples from room temperature to 1000 °C in 50 °C increments, each held for 10 s. We observed a steady decrease in both the size and number of tracks, with only a small number of residual crystalline defects remaining at 1000 °C. Ex-situ annealing experiments were conducted at 400 °C, 700 °C, and 1000 °C for durations of 10, 20, and 30 min. Complete restoration of the crystalline lattice occurred after 30 min at 700 °C and 20 min at 1000 °C. Due to inherent differences in geometry, heat flow, and stress conditions between thin lamella and bulk specimens, in-situ and ex-situ results cannot be compared. Molecular dynamics simulations further revealed that track shrinkage begins in cells within picoseconds, supporting the notion that recrystallization can start on very short timescales. Overall, these findings demonstrate that thermal recrystallization of damage induced by swift heavy ion irradiation in polycrystalline Si3N4 is possible. This study provides a foundation for future research aimed at better understanding radiation damage recovery in this material.