スイフト重イオン

高速重イオンは、電子的阻止が原子核的阻止よりも優位に立つほど十分に高いエネルギーを持つ粒子ビームの一種の成分である。^{[1] [2]高速重イオンは、}粒子加速器 で非常に高いエネルギー（通常はMeVまたはGeVの範囲）まで加速され、直線上で固体を貫通するのに十分なエネルギーと質量を持つ。多くの固体では、高速重イオンは、イオントラックと呼ばれる永久的に変化した円筒状の領域を誘発するのに十分なエネルギーを放出する。照射が最初は結晶質であった材料で行われた場合、イオントラックは非晶質の円筒から構成される。^[1]イオントラックは多くの非晶質化材料で生成できるが、純粋な金属では生成されない。純粋な金属では、高い電子熱伝導率により、イオントラックが形成される 前に電子加熱が消散してしまう。

重イオンビームは、一般的に、そのエネルギーをメガ電子ボルト（MeV）で割った値を原子核の質量で表し、「MeV/u」と表記します。イオンビームが「速い」と見なされるためには、構成イオンが炭素またはそれより重く、ビーム粒子の速度がボーア速度に匹敵するようなエネルギーである必要があります。^[3]

イオントラックが生成されるメカニズムについては議論の余地がある。イオントラックは、強い格子加熱と一時的な無秩序な原子領域につながるという意味で、熱スパイク^{[4] [5]を生成すると考えられる。しかし、少なくとも損傷の初期段階は、}クーロン爆発メカニズム の観点から理解する方がよいかもしれない。^[6]加熱メカニズムが何であるかに関係なく、高速重イオンは典型的には絶縁体に長くほぼ円筒形の損傷トラックを生成することがよく確立されており^{[1] [4] 、少なくともSiO} ₂では、中央部が低密度であることがわかっている。^{[7] [8]}

高速重イオントラックには、いくつかの確立された潜在的な実用的用途があります。ポリマー内のイオントラックは、トラックエッチング膜と呼ばれるポリマー箔を貫通するナノメートルの薄さのチャネルを形成するようにエッチングすることができます。これらは産業用途で使用されています。^[9]

ポリイミドレジストの照射は、ナノワイヤ成長のテンプレートとして使用できる可能性があります。 ^[10] トラックは材料をスパッタするためにも使用できます。^{[11] [12]} 材料に埋め込まれたナノ結晶を伸長させるためにも使用できます。^{[13] [14] [15]} SHI照射はナノ材料の構造変更にも使用できます。^{[16] [17]}