ИОННО-ЛУЧЕВАЯ (AG, AU) МОДИФИКАЦИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МЕМБРАН НА ОСНОВЕ CEO2 И ZRO2: РАСЧЁТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ SRIM/TRIM И ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Работа объединяет обзор современного состояния исследований ионно-лучевой модификации оксидной керамики и собственное расчётное исследование имплантации ионов серебра и золота в керамические мембраны на основе диоксида церия и диоксида циркония. Транспорт ионов, распределение внедрённого металла по глубине и профили радиационного повреждения рассчитаны методом Монте-Карло в приближении парных столкновений на физической основе программ SRIM/TRIM: универсальный экранированный потенциал Циглера—Бирсака—Литтмарка с точным численным интегралом рассеяния, электронное торможение в приближении Линдхарда—Шарфа, аддитивность по правилу Брэгга и модифицированная модель Кинчина—Пиза с разделением энергии по Норгетту—Робинсону—Торренсу. Модель верифицирована по опубликованным данным SRIM/TRIM для шести опорных систем со средним отклонением проективных пробегов 7,7 %. Для энергий 50—2000 кэВ получены проективные пробеги (21—358 нм для Ag и 17—237 нм для Au в CeO2), их разбросы, полное число вакансий на ион (до 6913), профили повреждения в единицах смещений на атом, максимальные достижимые концентрации металла и коэффициенты распыления поверхности. Показано, что во всём рассмотренном диапазоне дефектообразование контролируется каскадами атомных смещений: равенство электронной и ядерной тормозных способностей достигается лишь при 548 кэВ для Ag и 1916 кэВ для Au. Получено масштабное соотношение, согласно которому при фиксированном флюенсе пиковые значения концентрации металла и повреждения не зависят от пористости мембраны, а профили растягиваются по глубине пропорционально 1/(1−P). Сформулированы рекомендации по выбору энергии и флюенса для задач формирования каталитически активных, плазмонных и антибактериальных слоёв, а также программа экспериментальной верификации.