Al2O3薄膜的制备及其热释光特性研究

论文摘要

Al2O3薄膜因其优良的物理化学性质、优良的光学性质、高机械强度、高硬度、良好的透明性和绝缘性、耐磨、抗腐蚀、化学惰性等特点,应用范围越来越广,已经应用于光学,机械及微电子领域。本文主要概述了Al2O3薄膜的制备方法及其应用前景,采用了不同方法成功的制备了Al2O3薄膜,讨论了不同制备工艺参数对薄膜的结晶性能、表面形貌及热释光特性的影响。最后重点介绍了Al2O3薄膜作为剂量计材料的应用前景。本文主要介绍了几方面工作:采用磁控反应溅射法制备了非晶Al2O3薄膜,讨论了实验过程中工艺参数对沉积薄膜的影响;采用铝膜退火氧化法成功的制备了不同相结构的Al2O3薄膜,讨论了热处理温度对多晶Al2O3薄膜相结构及表面形貌的影响;采用溶胶凝胶法制备了Al2O3薄膜,在与前一组相同的热处理制度下进行了退火,比较了此两种方法制备的薄膜形貌上及结构上的差异;结合国内辐射剂量学研究概况,综述了Al2O3薄膜作为剂量计材料的应用前景,重点介绍了多晶Al2O3薄膜材料做为外逸电子剂量计的工作展望。通过分析薄膜的结构、形貌、红外光谱吸收、热释光等性质,我们可得出如下主要结论:采用磁控反应溅射法制备的Al2O3薄膜一般为无定形的非晶结构;Al2O3薄膜表面微结构为颗粒状,表面基本均匀,颗粒大小约为1μm。采用铝膜退火氧化的方法可成功的制备多晶Al2O3薄膜,不同的热处理温度得到了不同相结构的Al2O3薄膜。通过热释光特性的检测可发现此种工艺生产的薄膜具有良好的热释光效应,可做为热释光剂量计。在与溅射法相同的退火条件下采用溶胶凝胶法制备了Al2O3薄膜,通过检测发现此种工艺条件下制备的薄膜其结晶性能、热释光效应相对较弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 辐射剂量计的研究进展
• 1.2 薄膜辐射剂量计简介
• 2O₃辐射剂量计'>1.3 Al₂O₃辐射剂量计
• 1.4 热释光与光释光现象简介
• 1.4.1 热释光现象简介
• 1.4.2 光释光现象简介
• 2O₃薄膜的制备方法'>1.5 Al₂O₃薄膜的制备方法
• 1.5.1 物理气相沉积
• 1.5.2 化学气相沉积（CVD）
• 1.6 薄膜测试方法介绍
• 1.6.1 X 射线衍射分析（XRD）
• 1.6.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 1.6.3 光致发光谱分析（PL）
• 1.6.4 热释光谱分析（TL）
• 1.7 论文研究目的
• 2O₃薄膜'>第二章 反应溅射法制备Al₂O₃薄膜
• 2.1 引言
• 2.2 实验原理及实验器材介绍
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 实验器材简介
• 2.3 反应溅射法主要特点分析
• 2.4 实验方法介绍
• 2.5 结果分析与讨论
• 2.5.1 工艺参数对沉积速率的影响
• 2.5.2 XRD 结构分析
• 2.5.3 表面形貌分析
• 2.5.4 EDS 成分分析
• 2.6 小结
• 2O₃薄膜及其发光性质研究'>第三章 退火氧化法制备Al₂O₃薄膜及其发光性质研究
• 3.1 引言
• 3.2 铝膜退火氧化法主要特点分析
• 3.3 实验方法介绍
• 3.3.1 磁控溅射阶段
• 3.3.2 热处理阶段
• 3.4 结果分析与讨论
• 3.4.1 XRD 晶体结构分析
• 3.4.2 表面形貌分析
• 3.4.3 红外吸收谱特性
• 3.4.4 光致发光谱分析（PL）
• 3.4.5 热释光谱分析（TL）
• 3.5 小结
• 2O₃薄膜及其热释光性质的研究'>第四章 溶胶凝胶法制备Al₂O₃薄膜及其热释光性质的研究
• 4.1 引言
• 4.2 溶胶-凝胶法制备勃姆石溶胶的基本原理
• 4.3 溶胶凝胶法主要特点分析
• 4.4 实验方法介绍
• 4.4.1 原料选取
• 2O₃ 铝溶胶的制备及退火处理'>4.4.2 Al₂O₃铝溶胶的制备及退火处理
• 4.5 实验结果分析
• 4.5.1 XRD 结构分析
• 4.5.2 SEM 形貌分析
• 4.5.3 热释光特性分析
• 4.6 小结
• 第五章 工作总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 存在的问题
• 5.3 后继工作展望
• 5.3.1 薄膜制备工作展望
• 5.3.2 薄膜应用前景展望
• 参考文献
• 研究生期间发表论文情况
• 致谢