Observation of columnar defects in layered materials bombarded by Xe-136(+31), Ta-181(+37), and Bi-209(+37) by STM and TEM

Abstract

The experimental results of the Ta-181(+37) and Bi-209(+37) bombardments on the 2H-NbSe2 and 1T-TaS2 single crystals at room temperature at the E5a beam line of RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) Ring Cyclotron Facility were reported. The columnar defects were observed by a STM (Scanning Tunneling Microscope) and a TEM (Transmission Electron Microscope). Discontinuous tracks were observed in a TEM photograph of tracks of Ta-181(+37) in 1T-TaS2. This means that an amorphous columnar region is generated discontinuously along the track. Thus, in 2H-NbSe2 and 1T-TaS2, columnar defects were generated by using heavy ions of Ta and Bi, but columnar defects are found not to be continuous in 1T-TaS2 or the border region is vague in 2H-NbSe2. It is suggested that these observations will be related with a formation mechanism of the columnar defects induced by high energy heavy ions.

RIKEN(理化学研究所)リングサイクロトロン施設のE5aビームラインで行った室温での2H-NbSe2および1T-TaS2単結晶へのTa-181(+37)およびBi-209(+37)照射の実験結果を報告した。走査トンネル顕微鏡(STM)および透過電子顕微鏡(TEM)によって柱状欠陥を観察した。1T-TaS2におけるTa-181(+37)の軌跡のTEM写真において不連続軌跡を観察した。これは、非晶質柱状領域が軌跡に沿って不連続に生成されていることを示している。したがって、2H-NbSe2および1T-TaS2においてTaとBiの重イオンを用いることによって柱状欠陥が生成されたが、1T-TaS2においては柱状欠陥が連続的でないこと、そして2H-NbSe2においては境界領域があいまいであることが分かった。これらの観察結果は高エネルギー重イオンによって生成された柱状欠陥の形成メカニズムと関係していることを示唆している。