重离子辐照SiO2的光致发光

基于荷能离子与固体相互作用特点,提出了一种新的制备光致发光材料的方法-- 高能重离子辐照. 用这种方法研究了SiO2薄膜的光致发光特性,发现高能84K r和40Ar离子辐照可在注碳SiO2薄膜样品中产生强的蓝-紫光发射带,掺杂碳增强了辐照样品的发光特性.     

快重离子辐照非晶态合金引起的塑性形变研究进展

简单介绍了国内外关于快重离子低温辐照非晶态合金引起的各向异性的塑性形变研究新进展，并对该领域今后的研究方向作了展望. Present status in study of fast heavy ion beam induced plastic deformation in amorphous alloys is briefly reviewed. Further research trend and relevant problems are also discussed.     

聚合物材料的快重离子辐照效应

简要介绍了快重离子辐照损伤的特点,通过与低电离辐射粒子辐照在聚合物材料中产生的效应的类比论述了快重离子辐照在聚合物材料中产生的效应及其研究现状 ,并结合快重离子辐照效应的应用展望了该领域未来的发展.The irradiation effects in polymers induced by swift heavy ions were reviewed in comparison with that induced by low ionization particles based on the characteristics of swift heavy ion irradiations. It is shown that bond breaking and cross linking, gas releasing, amorphization and carbonization of polymers depend strongly on the electronic energy loss. Besides special effects such as alkynes production, can be induced under swift heavy ion irradiation. The perspectives...     

快重离子辐照效应的穆斯堡尔谱学研究

概述了利用穆斯堡尔效应开展的固体材料快重离子辐照效应研究的部分结果 ,并对建立在兰州重离子加速器 (HIRFL)上的在束穆斯堡尔谱学研究装置及其应用作了简要的介绍.Mssbauer spectroscopy study of irradiation effects induced by swift heavy ions in solid materials were briefly presented.Amorphization phenomenon of yttrium iron garnet irradiated by 1 GeV Ar ions has been investigated. For the first time, the nearly complete amorphous state was observed. Stainless steel 316L samples were irradiated with 54 MeV C ions and phase transformation of the samples was observed. HT 9 ferrite steel was irradiated with 510 MeV C ions. Its phase...     

离子注入/辐照引起Al2O3单晶的改性研究

600K温度下用110keV的He^＋,Ne^＋,Ar^＋离子注入及320K温度下用230MeV的^208Pb^27＋辐照Al2O3单晶样品,研究了离子注入和辐照对Al2O3单晶样品结构和光学特性的影响。从测得的光致发光谱可以清楚地看到,所有样品在波长为375,413和450nm处出现了强的发光峰。且所有5×10^16ion／cm^2注入样品的发光峰均最强。经过高能Pb辐照后的样品,在390nm处出现了新的发光峰。透射电镜分析发现在注入氖样品100nm入射深度以内形成了高浓度的小空洞（1-2nm）,在Ne沉积区域有少量大空洞形成。傅立叶变换红外光谱分析发现,波数在460-510cm^-1间的振动吸收带经过离子辐照后展宽,随着辐照量的增大,该振动吸收强度显著减弱。1000—1300cm^-1对应Al-O-Al桥氧伸缩振动模式的吸收带,辐照后向高波数方向移动。对离子注入和辐照对Al2O3单晶样品结构损伤机理进行了初步探讨。Single crystal sapphire （Al2O3 ） samples were implanted at 600 K by He, Ne and Ar ions with energy of 110 keV to doses ranging from 5 × 10^16 to 2× 10^17 ion/cm^2 or irradiated at 320 K by ^208Pb^27＋ ion with energy of 1.1 MeV/u to the fluences ranging from 1 × 10^12 to 5 × 10^14 ion/cm^2. The modification of structure and optical properties induced by ion implantation or irradiation were analyzed by using photoluminescence（PL） and Fourier transformation infrared spectrum（FIR） spectra and transmission electron microscopy（ TEM ） measurements. The PL measurements showed that absorption peaks located at 375,413 and 450 nm appeared in all the implanted or irradiated samples, the PL intensities reached up to the maximum for the 5 × 10^16 ion/cm^2 implanted samples. After Pb-ion irradiation, a new peak located at 390 nm formed. TEM analyses showed that small size voids,（ 1--2 nm） with high density were formed in the region from the surface till to about 100 nm in depth and also large size Nebubble formed in the Ne-doped region. From the obtained FTIR spectra, it was found that Pb-ion irradiation induced broadening of the absorption band in 460-510 cm^-1 and position shift of the absorption band in 1 000- 1 300 cm^- 1 towards to high wavenumber. The possible damage mechanism in single crystal sapphire induced by energetic ion implantation or irradiation was briefly discussed.     

重离子辐照SiO2 的光致发光(英文)

基于荷能离子与固体相互作用特点 ,提出了一种新的制备光致发光材料的方法——高能重离子辐照 .用这种方法研究了SiO₂ 薄膜的光致发光特性 ,发现高能 84Kr和40Ar离子辐照可在注碳Si O₂ 薄膜样品中产生强的蓝-紫光发射带 ,掺杂碳增强了辐照样品的发光特性.     

中国科学院近代物理研究所重离子辐照生物研究平台

介绍了中国科学院近代物理研究所和兰州重离子加速器国家实验室的重离子加速器辐照生物研究平台、 重离子辐照生物研究发展规划及在现代农业和生物产业方面取得的一些最新进展。 Heavy-ion accelerator facilities for the researches on biological effects induced by heavy ion at Institute of Modern Physics（IMP）, Chinese Academy of Sciences and National Laboratory of Heavy ion Accelerator in Lanzhou（HLHIAL） are introduced. New progresses in modern agriculture and biological industry are presented.     

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.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及其光致发光性质

利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了ZnO薄膜,通过测量样品的透射谱、X射线衍射谱、扫描电子显微镜(SEM)图像和光致发光谱研究了其结构特征和发光性质.结果表明:在衍射角2θ=34.32°处出现了对应(002)晶面的强衍射峰,ZnO膜呈多晶状态,具有六角纤矿晶体结构和良好的C轴择优取向,薄膜中颗粒的平均粒径为56nm;光致发光呈多发光峰状,有中心波长为378nm的紫带,520nm绿带,446nm附近的蓝带以及发现未见报道过的绿带以后中心波长为586nm和570nm两个弱发射峰.实验结果表明,制备的ZnO薄膜具有发光特性,但内部与深能级发射相关的结构缺陷浓度还是较高,样品中两个低能量光致发光应来源于晶粒间界的缺陷能级,多缺陷能级导致了多发射峰的光致发光谱.     

氧气后处理对氧化锌薄膜紫外发射性质的影响

为了提高ZnO光发射效率和制备p型ZnO,对热处理的氧分压对薄膜的结构、形貌、光致光发射和ZnO/Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性的影响进行了研究.用直流反应溅射法在p型硅衬底上生长ZnO薄膜形成n-ZnO/P-Si异质结.在1000℃下用不同比例的氧和氨热处理,我们发现,在纯氮气中得到的样品有强的紫外发射(390nm),随氧气比例增大,紫外增强,同时绿光也产生并随之增强.但过大的氧分压反而产生多的受主缺陷,使越来越多的激发能量转移到发射能量低的绿光中心,从而使紫外减弱.在纯氧和无氧条件下热处理的俄歇谱表明纯氧下氧过量,而无氧下锌大大过量.ZnO/p-Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性表明,无氧热处理表现为典型的n-ZnO/p-Si异质结;而在纯氧气氛中处理后所得Ⅰ-Ⅴ曲线反向,这表明在高氧压下受主缺陷的产生,表明ZnO薄膜有可能由于高氧压热处理由n型转为p型.     

快重离子辐照引起Ni/SiO2界面原子混合及相变研究

在室温下用308 MeV的Xe离子和853 MeV的Pb离子辐照Ni/SiO2样品, 用卢瑟福背散射和X射线衍射技术对样品进行了分析。 通过分析Ni/SiO2样品中元素成分分布和结构随离子辐照剂量和电子能损的变化, 探索了离子辐照在Ni/SiO2样品中引起的界面原子混合与结构相变现象。 实验结果显示, Xe和Pb离子辐照均能引起明显的Ni原子向SiO2基体的扩散并导致界面附近Ni, Si和O原子的混合。 实验观测到低剂量Xe离子辐照可产生NiSi2相, 而高剂量Xe离子辐照则导致了Ni3Si和NiO相的形成。 根据热峰模型, Ni原子的扩散和新相的形成可能由沿离子入射路径强电子激发引起的瞬间热峰过程驱动。Ni/SiO2 interface were irradiated at room temperature with 308 MeV Xe ions to 1×1012, 5×1012 Xe/cm2 and 853 MeV Pb ions to 5×1011 Pb/cm2, respectively. These samples were analyzed using Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and X ray diffraction spectroscopy (XRD), from which the intermixing and phase change were investigated. The obtained results show that both Xe and Pb ions could induce diffusion of Ni atoms to SiO2 substrates and result in intermixing of Ni with SiO2. Furthermore, 1.0×1012 Xe/cm2 irradiation induced the formation of NiSi2 and 5.0×1012 Xe/cm2 irradiation created Ni3Si and NiO phases. The diffusion of Ni atoms and the formation of new phase may be driven by a transient thermal spike process induced by the intense electronic energy loss along the incident ion path.     

固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应

快重离子辐照损伤建立过程中的离子速度效应是近年来才发现的,离子速度效应是指快重离子在固体材料中引起辐照损伤的损伤截面, 损伤效率和损伤形貌的离子速度相关性, 简要介绍了固体材料中快重离子辐照损伤建立过程中离子速度效应的发现、研究现状和主要实验结果, 并进行了尝试性评价.     

重离子辐照SiO_2/Si结构变温光致发光谱研究

本文研究了重离子辐照前后SiO_2/Si结构光学性质的变化。实验选择初始能量为414 MeV,不同辐照总剂量的Sn离子,在室温下辐照氧化层厚度为36nm和90nm的SiO_2/Si结构。并在不同测试温度下获得了辐照前后SiO_2/Si结构的光致发光谱(PL)谱。在相同的测试温度下,随着辐照总剂量的改变,峰位发生了移动,峰的强度也发生了改变;在相同的辐照总剂量下,随着测试温度的改变,峰位发生移动。由于受束缚激子发光的影响,在测试温度为80K时出现了一个新的光致发光峰。     

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     

快重离子在固体材料中的强电子激发效应

简要介绍了快重离子在固体材料中强电子激发效应的基本特点、研究现状和在HIRFL上获得的部分实验结果,并对今后的研究工作进行了展望。In this paper the outline of intense electronic excitation effects in solid materials induced by swift heavy ions and international research status were briefly reviewed. Few examples of experimental results obtained on HIRFL were presented. And also the developing tendency in the field was looked into the future.     

Influence of the Swift Heavy Ion Irradiation on the Short Range Order in Amorphous FeNiSiB Alloys

The influence of the high-energy heavy ion irradiation on the short range order and magnetic texture in amorphous FeNiSiB alloys are studied by Mössbauer spectroscopy. The rf-Mössbauer measurements reveal clear changes of the local structure induced due to high electronic energy deposition and related to the anisotropic growth effect. In the substantial volume fraction of irradiated samples the spins change their orientation from the in-plane to the perpendicular one.

     

Ar离子辐照非晶态合金引起的尺寸变化

利用兰州重离子加速器(HIRFL)提供的2.79MeV/u Ar离子,在50K以下的低温辐照了Fe₄₇Ni₂₉V₂Si₆B₁₆等4种非晶态合金样品,室温下使用光学显微镜对辐照前、后的同一样品拍照,对比测量了样品的宏观尺寸. 结果表明:在辐照剂量为1.5×10¹⁴离子/cm²时,非晶态合金形变不明显,测量到的样品宽度相对增长Δb/b₀均小于1.0%;当辐照剂量增加到1.6×10¹⁵离子/cm²时,所有非晶态合金样品都发生了显著的形变,其宽度相对增长分布在4.3%—12.0%之间,对此结果进行了定性的分析.     

利用重离子辐照技术制备锂离子电池隔膜

用能量11.4MeV/u和注量1×108ions/cm2的197Au离子垂直辐照聚丙烯薄膜,通过电导测量法监测温度、硫酸浓度和重铬酸钾浓度对径迹蚀刻速率的影响,得到合适的蚀刻条件;成功制备出孔径范围在600—1000nm的重离子径迹聚丙烯孔膜,并用场发射扫描电镜对孔的形状及孔径大小进行了表征,对孔洞锥角的形成进行了分析,为重离子辐照技术制备锂离子电池隔膜提供了实验数据。     

94MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

室温下,用94MeV的Xe离子辐照纳米晶和非晶硅薄膜以及单晶硅样品,辐照量分别为1.0×1011,1.0×1012和1.0×1013ions/cm2。所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪进行检测分析。通过对比研究了纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学带隙随Xe离子辐照量的变化。结果表明,不同结构的硅材料中Xe离子辐照引起的光学带隙变化规律差异显著:随着Xe离子辐照量的增加,单晶硅的光学带隙基本不变,非晶硅薄膜的光学带隙由初始的约1.78eV逐渐减小到约1.54eV,而纳米晶硅薄膜的光学带隙则由初始的约1.50eV快速增大至约1.81eV,然后再减小至约1.67eV。对硅材料结构影响辐照效应的机理进行了初步探讨。