PRECIPITATION PROCESSES OF IMPLANTED IONS IN LiF

Résumé
Des cristaux de LiF ont été bombardés avec des ions lithium, sodium et potassium à température ambiante et à basse température (température de l'azote liquide) et ont été étudiés par des techniques optiques. Nous avons pu observer à température ambiante la formation d'amas dus à la précipitation des ions implantés. Les bandes d'absorption qui leur sont associées (520 nm pour le sodium et 700 nm pour le potassium dans LiF) indiquent le caractère métallique de ces amas. A basse température ce processus est inhibé et le spectre d'absorption optique montre la croissance de nouvelles bandes d'absorption dans le proche infrarouge à 1 000 nm pour le sodium (1,24 eV) et 1 400 nm pour le potassium (0,9 eV). L'évolution du spectre d'absorption optique entre la température de l'azote liquide et la température ambiante indique une transformation partielle de ces bandes pour donner les bandes colloïdales associées aux précipités métalliques d'ions implantés. Nous montrons qu'a partir du modèle proposé dans la littérature pour des défauts associés aux ions alcalins dans des verres dopés et qui donnent des bandes d'absorption analogues, ces bandes peuvent être attribuées à des centres à électrons piégés formés sur de petits complexes alcalins d'ions implantés. Le processus d'agglomération resterait donc limité à basse température à la formation de petits aggrégats tandis que les ions alcalins précipiteraient à température ambiante dans une plus large mesure pour donner des particules colloïdales.

Abstract
LiF crystals have been bombarded with lithium, sodium and potassium ions at room and low temperature (LNT) and have been studied by optical techniques. We could observe at room temperature the formation of clusters due to the precipitation of the implanted ions. The associated absorption bands (520 nm for sodium and 700 nm for potassium in LiF) indicate that these clusters have a metallic character. At low temperature this precipitation process is inhibited and the optical spectrum shows the growth of new absorption bands in the near infrared at 1 000 nm for sodium (1.24 eV) and 1 400 nm for potassium (0.9 eV). The evolution of the optical spectrum between low and room temperature indicates a partial transformation of these bands into the colloidal bands associated to the metallic precipitates of the implanted ions. According to the model proposed in literature for a class of defects associated to alkali ions in doped glasses that gives similar absorption bands, the bands at 1 000 nm and 1 400 nm may be attributed to trapped electron centres formed on small alkali complexes of the implanted ions. The agglomeration process would be then limited at low temperature to the formation of small aggregates whereas the alkali ions would precipitate at room temperature in a larger extend to give colloidal metallic particles.