npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922050268npe-161Research ArticleТехнология ядерных материаловNuclear Materials TechnologyСпектроскопическое исследование кристаллических пленок неона, выращенных на золотой подложкеSpectroscopic Studies of Crystalline Neon Film Condensed on a Gold SurfaceКурельчукУ. Н.KurelchukU. N.

Москва, 115409

Moscow , 115409

UNKurelchuk@mephi.ruБорисюкП. В.BorisyukP. V.

Москва, 115409

Moscow , 115409

ЧубуноваЕ. В.ChubunovaE. V.

Москва, 115409

Moscow , 115409

ДомашенкоМ. С.DomashenkoM. S.

Москва, 115409

Moscow , 115409

КаражановС. Ж.KarazhanovS. Z.

P.O. Box 40, NO 2027-Кжеллер

P.O. Box 40, NO 2027-Kjeller

КолачевскийН. Н.KolachevskyN. N.

Москва, 115409;

Москва, 119991

Moscow , 115409;

Moscow, 119991

ЛебединскийЮ. Ю.LebedinskiiYu. Yu.

Москва, 115409

Moscow , 115409

МызинД. А.MyzinD. A.

Москва, 115409

Moscow , 115409

НиколаевА. В.NikolaevA. V.

Москва, 115409;

Москва, 119991

Moscow , 115409;

Moscow, 119991

ТкаляЕ. В.TkalyaE. V.

Москва, 115409;

Москва, 119991;

Москва, 115191

Moscow , 115409;

Moscow, 119991;

Moscow 115191

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationИнститут энергетики и технологий (IFE)НорвегияInstitute for Energy Technology (IFE)NorwayНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Физический институт Российской академии наук им. П.Н. ЛебедеваРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Национальный исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State UniversityRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Физический институт Российской академии наук им. П.Н. Лебедева; Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАНРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences; Nuclear Safety Institute of Russian Academy of SciencesRussian Federation202331122023143224227Copyright © Курельчук У.Н., Борисюк П.В., Чубунова Е.В., Домашенко М.С., Каражанов С.Ж., Колачевский Н.Н., Лебединский Ю.Ю., Мызин Д.А., Николаев А.В., Ткаля Е.В., 20232023Курельчук У.Н., Борисюк П.В., Чубунова Е.В., Домашенко М.С., Каражанов С.Ж., Колачевский Н.Н., Лебединский Ю.Ю., Мызин Д.А., Николаев А.В., Ткаля Е.В.Kurelchuk U.N., Borisyuk P.V., Chubunova E.V., Domashenko M.S., Karazhanov S.Z., Kolachevsky N.N., Lebedinskii Y.Y., Myzin D.A., Nikolaev A.V., Tkalya E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/161

Пленка кристаллического неона была конденсирована на подложке из золота и измерен спектр характеристических потерь энергии обратно рассеянных электронов (СХПЭ) при температуре 5К. Также были теоретически исследовано конденсированное ГЦК-состояние неона методами теории функционала плотности и многочастичной теории возмущений, приближения случайных фаз и уравнения Бете−Салпетера. Теоретический спектр СХПЭ был рассчитан как в приближении независимых электронов, так и с учетом многочастичных эффектов – экранирования локального поля, появления электронно-дырочных пар и связанных состояний (экситонов). Получена ширина запрещенной зоны – 21.5 эВ. Показано, что в СХПЭ неона пики потерь энергии от 17.8 до 21.5 эВ являются чисто экситонными. Кристаллическая пленка неона, являясь широкозонным диэлектриком, рассматривается как перспективный материал для имплантации Th и изучения уникального ядерного перехода в 229Th с энергией 8.2 эВ.

Solid neon film condensed on a gold surface and crystallized in the face-centered cubic (FCC) lattice, has been studied using reflected electron energy-loss spectroscopy (REELS) at the temperature of 5 K. The experimental REEL spectra are compared with theoretical calculations using density-functional theory (DFT), GW approximation, random-phase approximation (RPA) and the Bethe–Salpeter equation (BSE). In the calculations many electron corrections such as the local-field dielectric screening, quasiparticles, and excitonic effects have been taken care of. The calculated electronic bandgap is 21.5 eV, but the excitonic peaks in REELS are found to set in at ~18 eV. Thus, a solid neon film, being a wide-gap dielectric, is a promising material for implanting Th and studying its low-lying nuclear transition at 8.2 eV.

СХПЭкристаллические пленки благородных газовнеонширокозонный диэлектрикэкситонядерный переходelectron-energy loss spectroscopysolid neonwide-gap dielectricexciton229Thnuclear transitionРабота была поддержана грантом Российского научного фонда № 19-72-30014.ReferencesSeiferle B. et al. // Nature. 2019. V. 573 (7773). P. 243.Seiferle B. et al. // Nature. 2019. V. 573 (7773). P. 243.Peik E., Tamm C. // Europhys. Lett. 2003. V. 61 (2). P. 181.Peik E., Tamm C. // Europhys. Lett. 2003. V. 61 (2). P. 181.Tkalya E.V. // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 106 (16). P. 162501.Tkalya E.V. // Phys. Rev. Lett. 2011. V. 106 (16). P. 162501.Tkalya E.V. // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 124 (24). P. 242501.Tkalya E.V. // Phys. Rev. Lett. 2020. V. 124 (24). P. 242501.Tkalya E.V., Zherikhin A.N., Zhudov V.I // Phys. Rev. C. 2000. V. 61 (6). P. 064308.Tkalya E.V., Zherikhin A.N., Zhudov V.I // Phys. Rev. C. 2000. V. 61 (6). P. 064308.Tkalya E.V. // JETP Lett. 2000. V. 71. P. 311.Tkalya E.V. // JETP Lett. 2000. V. 71. P. 311.Kurelchuk U.N. et al. // Mater. Lett. 2021. V. 306. P. 130930.Kurelchuk U.N. et al. // Mater. Lett. 2021. V. 306. P. 130930.Nikolaev A.V., Tkalya E.V. // Phys. Rev. A. 2021. V. 104 (3). P. 032819.Nikolaev A.V., Tkalya E.V. // Phys. Rev. A. 2021. V. 104 (3). P. 032819.Batchelder D.N., Losee D.L., Simmons R.O. // Phys. Rev. 1967. V. 162 (3). P. 767−775.Batchelder D.N., Losee D.L., Simmons R.O. // Phys. Rev. 1967. V. 162 (3). P. 767−775.Giannozzi P. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152 (15). P. 154105.Giannozzi P. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152 (15). P. 154105.Hamann D.R. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88 (8). P. 085117.Hamann D.R. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88 (8). P. 085117.Lee K. et al. // Phys. Rev. B. 2010. V. 82 (8). P. 081101.Lee K. et al. // Phys. Rev. B. 2010. V. 82 (8). P. 081101.Marini A. et al. // Comput. Phys. Commun. 2009. V. 180 (8). P. 1392.Marini A. et al. // Comput. Phys. Commun. 2009. V. 180 (8). P. 1392.Sangalli D. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 2019. V. 31 (32). P. 325902.Sangalli D. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 2019. V. 31 (32). P. 325902.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.