高能氩离子辐照硅产生的缺陷研究

在室温下750MeV氩离子对本征单晶硅进行辐照,通过用正电子湮没寿命测量技术、电子顺磁共振技术以及红外光吸收方法研究了辐照产生的缺陷.结果表明:电中性双空位是辐照产生的主要空位团;在4.3×10¹⁴ions/cm²的高剂量下未见样品发生非晶化转变;虽然在离子射程末端双空位的浓度随剂量的增加而显著增大,但在以电离激发过程为主要能损方式的区域里双空位的浓度基本不变.据此可以认为,电子能损过程对辐照产生的缺陷有退人作用.     

GeV能量的Fe离子在C60薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98 GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5 keV/nm时， 不同辐照剂量（5×1010 —8×1013 ions/cm2)下， 在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。 分析表明， Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。 在辐照剂量达到一中间值1×1012 ions/cm2， C60分子的损伤得到部分恢复， 归因于电子激发引起的退火效应。 通过对Raman数据的拟合分析， 演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14 cm2。     

快重离子辐照C60薄膜的强电子激发效应研究

利用能量为2.0GeV的¹³⁶Xe和2.7GeV的²³⁸U离子对C₆₀薄膜进行了辐照,并用傅立叶变换红外光谱、X射线衍射谱和拉曼散射技术分析了辐照过的C₆₀样品,在傅立叶变换红外光谱上,首次观察到一个位于670cm^－1处的,表征未知结构的新峰,研究了其强度随电子能损和辐照剂量的变化规律.分析结果表明,电子能量转移主导了C₆₀薄膜的损伤过程;而损伤的部分恢复是由强电子激发的退火效应引起的;另外,离子的速度在损伤的建立过程中也起了一定的作用     

高温注氦及随后230MeV的208Pb27+辐照Al2O3的光致发光谱的研究

主要研究了110keV的He⁺高温注入Al₂O₃单晶及1.1MeV/u的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照注氦Al₂O₃样品的光致发光的特性. 从测试结果可以清楚地看到在375nm, 413nm和450nm处出现了强烈的发光峰. 并且在600K, 5×10sup>16ions/cm²剂量点, 样品的发光峰是最强的. 这 表明He⁺注入Al₂O₃后使带隙中深的辐射中心复合的效率大幅度提高, 极大的增强了其发光强度,而且发光伴随着蓝移现象. 而经过高能²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照后的样品, 在390nm出现了新的发光峰,从FTIR谱中我们能够看到, 可能是²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照相对沉积膜出现一定的晶化, 其中含有许多纳米尺寸的Al₂O₃晶粒所致.     

退火对Pb辐照Al2O3单晶发光特性的影响

研究了230MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照Al₂O₃样品及随后在600,900,1100K高温条件下退火后的光致发光特性。从辐照样品的测试结果可以清楚地看到在波长为390,450nm处出现了强的发光峰。辐照量为1×10¹³ions/cm²时,样品的发光峰最强。经过600K退火2h后测试结果显示,380nm发光峰剧烈增强,而其他发光峰显示不明显。在900K退火条件下,380nm的发光峰开始减弱,而在360,510nm出现了明显的发光峰,至到1100K退火完毕后380nm的发光峰完全消失,而360,510nm的发光峰相对增强。从被辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460~510cm^-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al₂O₃振动吸收峰消失,说明Al₂O₃振动模式被完全破坏。1000~1300cm^-1之间为Al—O—Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动,说明其振动模式受到影响。辐照剂量较小的样品,损伤程度相对较低,经退火晶化后,振动模式基本恢复到单晶状态;辐照剂量较高的样品,损伤程度大,退火处理后表面变得较粗糙,振动模式并未出现,说明结构破坏严重。     

注氦尖晶石的红外光谱研究

利用傅立叶变换红外光谱仪对注He尖晶石样品随退火温变化而引起光吸收性能的变化进行了研究。 发现尖晶石样品在626.4 cm-1附近的吸收峰随注入剂量的增加向小波数方向移动, 而在随后退火过程该吸收峰随退火温度的增加而向大波数方向回复。 该吸收峰的回复行为依赖于注入剂量和退火温度。 认为在626.4 cm-1附近吸收峰随注入剂量和退火温度的这种变化与尖晶石中He的俘获以及释放有关。 The infrared absorption behavior of helium implanted spinel with annealing temperature was studied by Fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy. It was found that the absorbance peak at 626.4 cm-1 shifted to smaller wave numbers with the increase of implantation fluence, while on subsequent annealing the absorbance peak shifted back to larger wave numbers with the increase of annealing temperature. The shift of the peak at 626.4 cm-1 with He implantation/annealing is considered to be related with the trapping and release of helium atoms in lattice sites in the spinel crystal.     

He注入单晶Si表面形貌的变化研究

沿Si的（100）面注入He离子, 能量为30 keV、 剂量为5×1016 ions/cm2。 注入后样品切成几块, 在真空炉中分别做退火处理, 退火温度从600 ℃到1 000 ℃, 退火时间均为30 min。 利用原子力显微镜研究了各个样品表面形貌的演化。 发现样品表面形貌与退火温度相关联。 假设在气泡中He原子与空位的比值很高, 导致样品内部存在高压的He泡, 从而使样品表面形貌发生变化。 探讨了在Si中He泡随退火温度的演化和He原子在材料中的释放机制及其对表面的影响。     

He离子注入的尖晶石中Au纳米颗粒的合成研究

利用20 keV的He离子注入表面蒸镀了Au薄膜的尖晶石（MgAl2O4）样品, 随后对注入样品进行了退火处理。 在紫外可见光谱上观察到了由于金属纳米颗粒的存在而引起的较强的表面等离子体共振吸收峰, 提供了材料中金属纳米颗粒形成的光谱证据。 并对形成的Au纳米颗粒的尺寸随退火温度以及He注入剂量的变化进行了研究。 Spinel deposited with a thin Au film was implanted with helium ions, and annealed in vacuum condition subsequently. The surface Plasmon resonance absorbance peak due to the existence of metallic nanoparticles in the dielectric matrix was observed on the Ultraviolet Visible Spectrometry, indicating the formation of metallic nanoparticles in spinel. The dependence of Au particles size with annealing temperature and implantation doses was also investigated.     

高电荷态离子$lt;sup$gt;126$lt;/sup$gt;Xe$lt;sup$gt;$lt;i$gt;q$lt;/i$gt;+$lt;/sup$gt;引起GaN表面形貌变化研究

用不同电荷态的¹²⁶Xe^q+离子（9≤q≤30）在室温下轰击GaN晶体表面,经原子力显微镜分析表明,当q>18,辐照区域由隆起转为显著的刻蚀.被轰击后的GaN晶体表面形貌主要取决于入射离子的电荷态.同时,样品表面形貌还与入射离子的剂量和入射角有关;在实验参数范围,与入射离子的初动能没有明显关系（180 keV≤E_k≤600 keV）.当入射离子的电荷态q=18,与样品表面法线成60°角倾斜入射和垂直表面入射时,样品的表面几乎没有变化,只是倾斜入射后有很微小的隆起;当q＜18时,样品表面膨胀隆起,粗糙度增强,倾斜入射时表面隆起比垂直入射时更明显,而且都有清晰的峰状分界区;当q＞18时,样品表面被蚀刻呈凹陷状,有明显的齿状刻痕,且侵蚀深度与离子剂量近似呈线性关系,倾斜入射时的刻蚀深度大于垂直入射时的刻蚀深度. 关键词： 高电荷态离子 GaN晶体 原子力显微镜 表面形貌     

Surface Disorder of GaN Irradiated by Highly Charged Arq+-Ions

The surface damage to gallium nitride films irradiated by Ar^q＋ （6≤q≤16） ions at room temperature is studied by the atomic force microscopy. It is found that when charge state exceeds a threshold value, significant swelling was turned into obvious erosion in the irradiated region. The surface change of the irradiated region strongly depends on the charge state and ion fluence. On the other hand, surface change is less dependent on the kinetic energy nearly in the present experimental range （120 keV≤Ek≤220 keV）. For q≤14, surface of the irradiated region is covered with an amorphous layer, rough and bulgy. A step-up appears between the irradiated and un-irradiated region. Moreover, the step height and the surface roughness are functions of the ion dose and charge state, and increase with the increase of dose and charge state. Especially at and near boundary, a sharp bump like ridges in irradiated areas is observed, and there appear characteristic grooves in un-irradiated areas. For q=16, surface of the irradiated region was etched and erased.