Growth of helium (He) induced bubbles and fuzz in tungsten (W) and molybdenum (Mo) is investigated using samples of W films on Mo substrates and Mo films on W substrates exposed to He-containing plasma in the temperature range of 340 to 1075 K, fluence range of 1.0–14 × 1025 He·m−2, and incident ion energy of <50 eV. No fuzz (only up to 2 nm diameter bubbles) and no material transport occur in W films at ⩽750 K, while precursors-of or fully-developed fuzz and material mixing occur in W and Mo films at ⩾800 K. This suggests that fuzz forms in multi-material systems as long as one material meets the conditions for fuzz formation, namely Ts/Tm ∼ 0.27–0.5 where Ts and Tm are the sample exposure and material melting temperatures, respectively. Larger He bubbles, more material mixing, and further-developed fuzz occur at higher temperature due to increased mobility of He atoms and small He clusters. Accumulation of substrate material at the surface of fuzzy W and Mo thin-film (<80 nm) samples suggests fuzz growth by material transport from the bubble layer in the bulk up to the fiber tip, likely by a two-step process: (i) diffusion of punched dislocation loops in the bulk toward the fuzz base and (ii) diffusion of adatoms along the fuzz base and fiber surface (with effective transport of adatoms upwards due to trapping of adatoms at curved surfaces of fiber tips and/or due to the continuous generation of adatoms at the fuzz base). While the bubble size and fuzz thickness increase with reduced W concentration in Mo thin-film samples at 838 K likely due to an increase in trap mutation and dislocation loop punching in Mo compared to W, the fuzz thickness decreases with reduced W concentration at 1075 K despite an increase in the bubble size likely due to slower diffusion of interstitial loops in Mo.
タングステン（W）およびモリブデン（Mo）におけるヘリウム（He）誘起バブルとファズの成長を、W基板上のW膜およびMo基板上のMo膜の試料を用いて調査した。試料は、340〜1075 Kの温度範囲、1.0〜14 × 10²⁵ He·m⁻²のフルエンス範囲、および50 eV未満の入射イオンエネルギーでHe含有プラズマに曝露した。W膜では、750 K以下ではファズは形成されず（最大2 nm径のバブルのみ）、材料輸送も生じなかったが、800 K以上ではファズの前駆体または完全に発達したファズと材料混合が観察された。これは、多材料系において、少なくとも一方の材料がファズ形成条件、すなわちTs/Tm ∼ 0.27〜0.5（ここでTsは試料曝露温度、Tmは材料の融点）を満たせばファズが形成されることを示唆している。高温では、He原子および小さなHeクラスターの移動度が増大するため、より大きなバブル、より顕著な材料混合、およびより発達したファズが生じた。WおよびMo薄膜（<80 nm）のファズ表面における基板材料の蓄積は、ファズがバルク中のバブル層からファズ基部への材料輸送によって成長することを示唆しており、その過程はおそらく2段階である：（i）パンチングされた転位ループのバルク中でのファズ基部方向への拡散、および（ii）ファズ基部およびファイバー表面に沿ったアド原子の拡散（アド原子のファイバー先端の湾曲表面へのトラッピングおよび/またはファズ基部でのアド原子の継続的な生成による効果的な上方輸送）。一方、Mo薄膜試料では、838 KにおいてW濃度の低下に伴ってバブルサイズとファズ厚さが増加したが、これはWと比較したMoにおけるトラップミューテーションと転位ループパンチングの増加によるものと考えられる。しかし、1075 Kでは、W濃度の低下に伴ってバブルサイズが増加したにもかかわらずファズ厚さは減少した。これは、Moにおける格子間ループの拡散がより遅いためと考えられる。