高能Pb离子辐照注碳SiO2的红外谱研究

室温下，先用120keV的C离子注入二氧化硅薄膜样品至剂量2.0×1017、5.0×1017或8.6×1017ions/cm2，再用950MeV的Pb离子分别辐照至剂量5.0×1011、1.0×1012或3.8×1012 ions/cm2，然后测量样品的傅里叶变换红外(FTIR)光谱. 通过分析测量得到的傅里叶变换红外谱，发现Pb离子辐照在注碳SiO₂样品中可引起大量的Si－C和Si (C)－O－C等化学键的形成，大剂量Pb离子辐照可在大剂量注碳的SiO₂中产生分子CO₂. 大量的Si－C键的存在和分子CO₂的形成，预示着高能Pb离子辐照在注碳SiO₂样品中有可能形成了纳米Si团簇和/或SiC晶粒.     

用于质子和伽马射线探测的金刚石薄膜探测器的辐照性能

 研制出CVD金刚石薄膜探测器,在国家串列加速器和⁶⁰Co稳态辐射源上分别完成了该探测器对9 MeV质子束流和1.25 MeV γ射线的辐照性能研究。结果表明:该探测器在9 MeV质子照射累积强度达到10¹³ cm^-2时,探测器信号电荷收集效率减小量低于3.5%,辐照前后探测器暗电流没有明显变化。计算得到9 MeV质子对该探测器的损伤系数为1.3×10^-16 μm^-1·cm²。由于γ射线与金刚石作用产生的电子起到了填补缺陷的作用,探测器信号电荷收集效率随γ射线照射剂量的增加略有增加,在γ射线累积照射量达到10.32 C/kg时,其增幅小于0.7%。说明金刚石薄膜探测器具有较高耐辐照强度,适用于高强度辐射测量领域。     

α-C∶H膜化学结构对光学性能的影响

 选用体积分数为99.999 9%的H₂及反式-2-丁烯（T2B）为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C∶H薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数。结果表明：薄膜中氢含量较高,主要以sp³C—H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高。应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400~1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示: α-C∶H薄膜透过率可达98%。光学常数公式计算得到工作压强为4~14 Pa时光学带隙在2.66~2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大。结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp³键减小,从而促使透过率、光学带隙增大。     

α-C∶H膜化学结构对光学性能的影响

 选用体积分数为99.999 9%的H₂及反式-2-丁烯（T2B）为工作气体,利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C∶H薄膜。利用傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对薄膜化学键和电子结构进行分析,并结合高斯分峰拟合分析了薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数。结果表明：薄膜中氢含量较高,主要以sp³C—H形式存在;工作气压越高,制备的薄膜中C=C键含量越少,薄膜中sp³/sp²杂化键比值和sp³C杂化键分数增加,薄膜稳定性提高。应用UV-VIS光谱仪,获得了波长在400~1 000 nm范围内薄膜的光吸收特性,结果显示: α-C∶H薄膜透过率可达98%。光学常数公式计算得到工作压强为4~14 Pa时光学带隙在2.66~2.76之间,并均随着工作气压的升高而增大。结果表明,随工作气压的升高,薄膜内sp³键减小,从而促使透过率、光学带隙增大。     

γ射线辐照对类金刚石薄膜中氢含量的影响

用射频等离子体方法在玻璃基底上制备了类金刚石 (DLC)薄膜。采用拉曼光谱、可见紫外近红外光谱、红外光谱等手段对经γ射线 (其平均能量为 1 2 5MeV)辐照后的类金刚石薄膜中氢含量及其变化进行了分析。结果表明 ,随γ射线辐照剂量的增加 ,薄膜中SP3C H键数量明显减少 ,与此同时 ,薄膜中氢含量也随之减少。当辐照剂量达 1× 10 5Gy时 ,SP3C H键减少了约 5 0 %。利用光学带隙数据、完全抑制网络 (FCN)理论及相关计算得出膜中氢含量为 10 %～ 2 5 % ,且其含量随辐照剂量的增加而减少。随辐照剂量增加 ,类金刚石薄膜附着力增加及红外透过率的降低进一步验证了上述结论的正确性。     

4H-SiC肖特基二极管γ射线探测器的模型与分析

 在研究反偏压4H-SiC肖特基二极管作为g射线探测器工作机理的基础上建立了数值模型,模拟了不同偏压和辐照剂量率下探测器的暗电流、工作电流和灵敏度。模拟结果表明:探测器的灵敏度随反向偏压的增加而上升;对于Au/SiC肖特基二极管,有源区掺杂数密度为2.2×10¹⁵ cm^-3时,0 V偏压下探测器的灵敏度为13.9×10^-9 C/Gy,100 V偏压下为24.5×10^-9 C/Gy。计算结果与实验数据符合得较好。     

电子束在VO2薄膜中引起的价态、相结构和光学性能的改变

 利用能量为1.7MeV, 注量分别为1.25×10¹³/cm², 1.25×10¹⁴/cm², 1.25×10¹⁵/cm²的电子束辐照VO₂薄膜,采用XPS, XRD等测试手段对电子辐照前后的样品进行分析,并研究了电子辐照对样品相变过程中光透射特性的影响。结果表明电子辐照引起VO₂薄膜中V离子出现价态变化现象,并使薄膜的X射线衍射峰发生变化。电子辐照在样品中产生的这些变化显著改变了VO₂薄膜的热致相变光学特性。     

Si离子注入和H等离子体处理对单晶Si中空腔生长的影响研究

室温下首先采用160keVHe离子注入单晶Si样品到剂量5×10¹⁶ions/cm²,部分样品再接受80keVSi离子辐照到较高的剂量5×10¹⁵ions/cm²或接受高密度H等离子体处理.应用透射电镜观测分析了800℃高温退火引起的空腔的形成形貌.结果表明,附加Si离子辐照或H等离子体处理会影响Si中空腔的生长.就Si离子附加辐照而言,由于辐照引入富余的间隙子型缺陷,因此,它会抑制空腔的生长,而高密度H等离子体处理则有助于空腔的生长.定性地讨论了实验结果.     

中等银纬区逆康普顿γ射线强度

使用最近期的EGRET/CGRO γ射线数据,确定出了中等银纬区(|b|=10°-20°)银河宇宙线与星际气体相互作用产生的γ射线的发射率q/4π,其中采用了由γ射线数据本身来确定该发射率的方法;并由此获得了以银经为函数的不同能区的逆康普顿(IC)γ射线积分强度.在该银纬区,沿银经平均的IC微分强度可表为:I_Ic(E)=1.58×10^－6E^{－2.08±0.06}cm^－2·s^－1·sr^－1GeV^－1,b=10°—20°;I_Ic(E)=2.08×10^－6E^{－2.03±0.06}cm^－2·s^－1·sr^－1GeV^－1,b=－20°—－10°,其中,能量E的范围为30MeV到4000MeV.     

a-SiC:H薄膜的中子辐照研究

 用射频（13.56MHz）反应溅射法制备了a-SiC:H 薄膜，并将制得的薄膜采用高能中子（14MeV）进行辐照。采用电阻率、Raman谱及红外光谱对薄膜的结构与特性变化规律进行了表征。分析结果表明：所得a-SiC:H薄膜中存在多余的非晶态碳。随着中子辐照剂量的增加，a-SiC:H薄膜中SP-2C=C键增加，即其中的碳存在类石墨化的趋势。中子辐照后薄膜的电阻率的略微减小现象，可用缺陷对载流子的捕获模型进行解释。     

离子辐照产生的空位型缺陷对Si中B原子热扩散的影响

使用二次离子质谱仪分析了附加的空位型缺陷对单晶Si中注入B原子热扩散的影响. Si中B原子是通过30keV B离子室温注入而引入的, 注入剂量为2×10¹⁴cm^－2. Si中附加的空位型缺陷通过两种方式产生: 一是采用40或160keV He离子注入单晶Si到剂量5×10¹⁶cm^－2,并经800°C退火1h; 二是采用0.5MeV F或O离子辐照单晶Si到剂量5×10¹⁵cm^－2.结果显示, 不同方式产生的附加的空位型缺陷均能抑制注入的B原子在随后热激活退火中发生瞬间增强扩散效应, 并且抑制的效果依赖于离子的种类和离子的能量. 结合透射电子显微镜和卢瑟福背散射分析结果对以上抑制效应进行了定性的讨论.     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长高质量的TiN薄膜

采用激光分子束外延技术，利用两步法，在Si单晶衬底上成功地外延生长出TiN薄膜材料.原子力显微镜分析结果显示， TiN薄膜材料表面光滑，在10 μm×10 μm范围内，均方根粗糙度为0842nm.霍耳效应测量结果显示，TiN薄膜在室温条件下的电阻率为36×10^-5Ω·cm，迁移率达到5830 cm²/V·S，表明TiN薄膜材料是一种优良的电极材料.X射线θ—2θ扫描结果和很高的迁移率均表明，高质量的TiN薄膜材料被外延在Si衬底     

用于反应堆中子/γ 射线混合场测量的涂硼电离室性能

近年来,涂硼电离室已逐渐成为核反应堆周围大通量中子/γ射线混合场监测的辐射探测器之一. 研制了一种高灵敏度涂硼电离室,并给出了其内部结构.用fA级弱电流放大器测得: 当涂硼电离室的工作电压在700 V以下时,漏电流小于1.0 pA; 用Am-Be中子源辐照时测得涂硼电离室的电流曲线坪长为500 V, 坪斜为3.72×10^-4 V^-1;当涂硼电离室的工作电压为400 V时, 对应漏电流为0.4 pA.测试表明涂硼电离室中子信号电流与辐照源的相对位置有关, 将Am-Be中子源置于距石蜡慢化体底部8 cm时,测得中子信号电流最大值为2.0 pA. 用¹³⁷Cs和⁹⁰Sr辐照时测得涂硼电离室γ射线信号电流为 1.0---2.0 pA,但在γ射线场中坪特性不如中子场中坪特性明显. 电离室中子探测灵敏度达1.0×10^-15 Acm²s量级, γ射线探测灵敏度达9.0× 10^-22 Acm²s·eV^-1量级. 这种涂硼电离室漏电流小、灵 敏度高、坪特性好,可用于反应堆周围的中子/γ射线混合场测量.     

国产高Z闪烁晶体的辐照损伤研究

在总强度为10⁵Ci^的60Co γ射线辐照装置上开展了国产高Z闪烁晶体的辐照损伤研究.在5×10³—7.5×10⁵rad剂量范围内测量了小尺寸BGO晶体样品的辐照损伤效应,观察到损伤随剂量增加逐渐趋于饱和的现象;辐照损伤的自然恢复过程可用三组时间常数表征的指数函数描述.在5×10⁵rad剂量下,考察了BaF₂,CsI(Tl)以及ZnWO₄晶体小尺寸样品的辐照损伤效应.发现了BaF₂的严重损伤情况,初步分析原因可能是晶体中某些微量杂质的存在.     

α-C:H膜表面形貌及光学性能的测试分析

 以H₂和反式-2-丁烯（T₂B）为工作气体，利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C:H薄膜。采用原子力显微镜、扫描电镜测试了α-C:H薄膜的表面形貌，分析了实验参数对其形貌的影响。研究表明：固定压强(15 Pa)，当T₂B/H₂流量比为4时，薄膜均方根粗糙度可达0.97 nm。保持T2B/H2流量比固定，增加工作气压，薄膜均方根粗糙度减小，表面更平整、致密。利用傅里叶变换红外光谱仪对薄膜价键结构进行分析，结果表明：α-C:H薄膜中主要存在sp3C—H键，氢含量较高；T₂B/H₂流量比越低，薄膜中含有更多的C=C键。应用UV-VIS光谱仪，获得了波长在200～1 100 nm范围内薄膜的光吸收特性，α-C:H薄膜透过率可达98%，计算得到的折射率在1.16～1.40。随工作气压的增加，α-C:H薄膜中sp³杂化键增多，透过率、折射率增大。     

4H-SiC NMOS电子、质子辐照数值模拟

 分析了高能电子、质子对4H-SiC的损伤机理,建立了4H-SiC NMOS器件物理模型。电子、质子辐照效应模型。应用ISE-TCAD软件进行数值模拟计算,得出在能量为2.5 MeV、注量为5×10¹³ cm^-2的电子辐照及能量为6.5 MeV、注量为2×10¹⁴ cm^-2的质子辐照下,4H-SiC NMOS转移特性曲线和亚阈值漏电流曲线变化的初步规律。数值模拟结果与相同条件下Si NMOS实验结果吻合较好。     

PZT铁电材料的总剂量辐照效应实验研究

 采用传统固相反应法制备PZT铁电材料，并制作成平行平板无源电容器结构，在ELV-8电子直线加速器上进行了总剂量效应辐照实验。结果表明：样片经过不同强度高能高速直流电子束辐照后的电滞回线随着辐照强度的增加，电滞回线所包围的面积逐渐减小，饱和极化强度、剩余极化强度和矫顽场呈线性减小。其中当辐照剂量为1×10⁸rad（Si）时，饱和极化强度、剩余极化强度和矫顽场的衰减幅度分别为14.1%,15.0%和2.7%，样片抗总剂量辐照能力可达1×10⁸rad（Si）。     

来自γ暴的甚高能γ射线

以膨胀火球模型解释来自γ暴的甚高能γ射线,其中考虑了高能γ射线产生效率,相对论效应以及宇宙背景辐射等因素,计算表明,大于10GeV的γ射线的喷射可能在火球膨胀开始后约10^－5s发生,其到达地面时的通量可达10^－4—10^－6cm^－2.     

表面热透镜技术测量3.8μm和2.8μm激光薄膜的微弱吸收

 采用表面热透镜技术，对3.8μm和2.8μm激光辐照下镀制在Si基底上的单层ZnS，YbF₃和YBC薄膜及不同膜系的YbF₃/ ZnS多层分光膜和多层高反膜，以及镀制在CaF₂基底上的增透膜进行了吸收测量，并对3.8μm和2.8μm 激光的测量结果进行了比较分析。实验结果表明，2.8μm波长下的吸收比3.8μm的大得多，两者之间约相差一个量级，测得的多层高反膜YbF₃/ZnS薄膜在的3.8μm处的最低吸收为4.57×10^－4，测量系统的灵敏度约为10^-5。     

氧分压对ZrO2薄膜激光损伤阈值的影响

 在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法制备了ZrO₂薄膜。分别通过X射线衍射、光学光谱、热透镜技术、抗激光辐照等测试，对所制备样品的微结构、折射率、吸收率及激光损伤阈值进行了测量。实验结果表明，薄膜中晶粒主要是四方相为主的多晶结构，并且随着氧分压的增加，结晶度、折射率以及弱吸收均逐渐降低。薄膜的激光损伤阈值开始随着氧分压增加从18.5J/cm²逐渐增加，氧分压为9×10^-3Pa时达到最大，值为26.7 J/cm²，氧分压再增加时则又降低到17.5 J/cm²。由此可见，氧分压引起的薄膜微结构变化是ZrO₂薄膜激光损伤阈值变化的主要原因。