离子注入杂质在氧化物晶体中的行为研究

论文摘要

七十年代以后,随着空间技术的发展,人们开始对α-Al2O3晶体辐照缺陷中的色心进行广泛的研究。在大量研究的各种色心中,了解最彻底的为α-Al2O3晶体中的F心和F+心;对α-Al2O3的离子注入掺杂研究中,主要是用各种金属单质离子,采用化合物离子尚未见报道。本论文工作就采用化合物离子CuCl+注入α-Al2O3,研究由此引起的色心行为,并对退火后的样品进行了SEM表面观察。主要工作和结果包括: 1.采用分子离子CuCl+离子注入α-Al2O3单晶,通过吸收谱以及荧光谱的测量,结果发现不同晶向的α-Al2O3晶体在不同注入条件下在高能端均有强烈的吸收。对吸收谱进行了高斯拟合以及荧光谱的分析确认,CuCl+离子注入α-Al2O3晶体产生的色心缺陷主要是阴离子色心,如F心、F+心、F2心、F2+心以及F2+2心。 2.对注入后的试样在还原气氛下退火,对退火后的样品进行了光吸收谱及荧光谱的测量。结果发现与退火前相比,其吸收强度有不同程度的下降。证明了相应的色心数目因退火而减少了。我们还发现色心的减少很大程度取决于注入条件、晶向和退火温度。 3.对CuCl+离子注入α-Al2O3晶体退火后表面进行了SEM形貌观察。在样品表面所拍的照片中我们可以明显地观察到亚微米颗粒的存在,颗粒的大小也与注入条件,晶向和退火温度有关系。可以预计,合适的退火温度能在试样表面形成纳米颗粒。 4.通过对氧化物晶体退火色心消除情况的比较,发现离子注入在共价型氧化物晶体中产生的色心缺陷不易通过退火消除,而离子型的正相反。

论文目录

• 序言
• 第一章 氧化物晶体
• 一.氧化物晶体
• 1.氧化物
• 2.晶体
• 3.氧化物晶体
• 二.氧化铝
• 2O₃'>三.α-Al₂O₃
• 1.结构
• 2.物理性能
• 四.晶体缺陷
• 1.点缺陷或称零维缺陷
• 2.线缺陷或称一维缺陷
• 3.面缺陷或称二维缺陷
• 4.体缺陷或称三维缺陷
• 5.电子缺陷
• 五.点缺陷
• 1.热缺陷
• 2.杂质原子
• 3.辐照缺陷
• 2O₃晶体试验'>第二章 离子注入α-Al₂O₃晶体试验
• 一.离子注入
• 1.特点
• 2.离子注入装置
• 3.离子注入射程
• 4.离子注入引起损伤（能量淀积）
• 二.离子注入试样的退火
• 三.试验简介
• 第三章 试验结果与讨论
• 一.色心概念
• 二.吸收光潜
• 1.光吸收谱的测量
• 2.产生的色心
• 3.退火对色心的影响
• 三.表面SFM（扫描电镜）形貌观察
• 1.固溶与偏析
• 2.表面观察结果与讨论
• 四.结论
• 参考文献
• 附录
• 声明
• 致谢