离子注入技术在α-Al2O3晶体中形成微颗粒的研究

论文摘要

对α-Al2O3晶体中色心缺陷的探讨是当前研究热点之一,采用离子注入方法在晶体中掺入杂质元素,通过对注入参数的调节、基材晶向的选择以及热退火工艺的控制,以形成微细颗粒的研究进行得不多,因而这是一个相当新颖的课题。本研究首次采用Cu+离子注入单晶α-Al2O3,通过退火来研究α-Al2O3晶体中Cu微粒的形成规律。本论文首先介绍了α-Al2O3晶体和色心基础,然后讨论了离子注入的基本理论,最后研究了Cu+离子注入α-Al2O3的实验现象。主要工作和结果如下: 1.剂量为5×1016ions/cm2、能量为350～380keV的Cu+离子在不同温度下注入不同晶向的α-Al2O3晶体试样,并在还原气氛中进行不同温度下的退火处理。 2.根据TRIM程序,给出了Cu离子注入α-Al2O3材料的离子射程及辐射损伤。 3.不同晶向的样品进行光学测量,均发现在紫外光区产生较强的吸收,通过高斯拟合以及荧光分析确认,产生光吸收的色心缺陷主要是F心、F+心等阴离子点缺陷。 4.不同条件下制备的样品经吸收光谱测定,较低温度下进行Cu+离子注入的样品,其光吸收强度就强些,此说明低温离子注入在α-Al2O3晶体中产生的色心数目会多些。 5.退火可有效消除色心点缺陷,对于不同条件制备的样品,退火引起吸收强度减弱的趋向大致相同,进一步确认了不同条件注入Cu+的α-Al2O3中,产生的缺陷类型是一致的。当高于1000℃以上温度退火后,离子注入引起的色心缺陷基本上消除。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 引言
• 2O₃晶体和色心基础'>1.2 α-Al₂O₃晶体和色心基础
• 1.3 本工作选题依据、研究目的和意义
• 2 离子注入基础
• 2.1 离子注入装置
• 2.2 离子注入技术的特点
• 2.3 离子与固体的作用原理
• 3 射程分布理论
• 3.1 非晶靶的射程分布理论
• 3.2 单晶靶的射程分布理论
• 3.3 射程分布的理论计算
• 2O₃单晶的离子注入'>4 α-Al₂O₃单晶的离子注入
• 2O₃的改性应用'>4.1 离子注入α-Al₂O₃的改性应用
• 4.2 实验简介
• 4.3 结果分析与讨论
• 5 结语
• 6 参考文献
• 7 硕士期间的科研成果
• 8 声明
• 9 致谢