離子注入-輻照引起的單晶Al-,2-O-,3-發(fā)光特性的研究.pdf

1、本項工作研究了惰性氣體離子注入以及高能重離子輻照單晶Al2O3引起的發(fā)光特性。如：110keV的He+、Ne+、Ar+注入600K高溫的Al2O3單晶；180keV、460keV和3MeV的Xe23+注入Al2O3單晶；110keV的He+注入Al2O3單晶及隨后230MeV的208pb27+輻照并在不同溫度條件下退火；230MeV的208pb27+和308MeV的Xe23+輻照Al2O3單晶等。 從不同離子注入/輻照樣品PL測

2、試結(jié)果可以清楚地看到在波長為380nm、413nm和450nm的發(fā)光峰明顯增強，390hm和564nm出現(xiàn)了新的發(fā)光峰。從3MeV的Xe23+輻照樣品PL譜的變化可看到，在較低劑量條件下，516nm(2.4eV)和564nm(2.2eV)的發(fā)光峰隨劑量增加而增強，并且當劑量增到1×1016ions/c㎡時，564nm(2.2eV)的發(fā)光峰消失，只有516nm(2.4eV)發(fā)光峰較強.從308MeV的Xe23+輻照樣品PL譜中可看到，35

3、7nm(3.47eV)和516nm(2.4eV)的發(fā)光峰隨著劑量增加明顯增強。 110keV的He+注入Al2O3單晶及隨后230MeV的208pb27+輻照并在不同溫度條件下退火樣品的光致發(fā)光的特性。從測試結(jié)果可以清楚地看到在380nm、390nm、413nm和450nm出現(xiàn)了強烈的發(fā)光峰。經(jīng)過600K退火2小時后測試結(jié)果顯示，380nm發(fā)光峰增強劇烈，而別的發(fā)光峰顯示不明顯。在900K退火條件下，380nm的發(fā)光峰開始減弱相

4、反在516nm出現(xiàn)了較強的發(fā)光峰，至到1100K退火完畢后380nm的發(fā)光峰完全消失，而516nm的發(fā)光峰相對增強。 在230MeV的208pb27+輻照Al2O3樣品及隨后在600K、900K、1100K高溫條件下退火的光致發(fā)光特性中。從輻照樣品的測試結(jié)果可以清楚地看到在波長為390hm和450nm處出現(xiàn)了強的發(fā)光峰。輻照量為1×1013ions/c㎡時，樣品的發(fā)光峰是最強的。經(jīng)過600K退火2小時后測試結(jié)果顯示，380nm發(fā)

5、光峰增強劇烈，而別的發(fā)光峰顯示不明顯。在900K退火條件下，380nm的發(fā)光峰開始減弱相反在360nm、516nm出現(xiàn)了明顯的發(fā)光峰，至到1100K退火完畢后380nm的發(fā)光峰完全消失，而360nm、516nm的發(fā)光峰相對增強并伴有蘭移現(xiàn)象。 在氖離子注入樣品的透射電鏡照片中，看到了入射深度在100納米以內(nèi)形成的高濃度的小空洞(1-2納米)，而且其中的某些空洞呈有序的排列；在更深區(qū)域即Ne的高沉積區(qū)域有少量大空洞形成。

6、從FTIR譜中看到，波數(shù)在460-510cm-1和630cm-1間的吸收是Al2O3振動模式，經(jīng)過離子輻照后，吸收帶展寬，隨著輻照量的增大，Al2O3振動吸收峰消失，說明Al2O3振動模式被完全破壞。1000-1300cm-1之間為Al-O-Al橋氧鍵的伸縮振動模式，高能輻照后吸收帶向低波數(shù)方向移動，說明其振動模式受到影響。輻照劑量較小的樣品，損傷程度相對較低，經(jīng)退火晶化后，振動模式基本恢復到單晶狀態(tài)；輻照劑量較高的樣品，損傷程度大，退