Zn离子注入和退火对ZnO薄膜光学性能的影响

 利用溶胶凝胶方法在石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜，将能量56 keV、剂量1×10¹⁷ cm^-2的Zn离子注入到薄膜中。离子注入后，薄膜在500~900 ℃的氩气中退火，利用X射线衍射谱、光致发光谱和光吸收谱研究了离子注入和退火对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。结果显示：衍射峰在约700 ℃退火后得到恢复；当退火温度小于600 ℃时，吸收边随着退火温度的提高发生蓝移，超过600 ℃时，吸收边随着退火温度的提高发生红移；近带边激子发光和深能级缺陷发光都随退火温度的提高而增强。     

退火对He注入及随后208Pb27+辐照的Al2O3单晶PL谱的影响

利用高能离子研究了110 keV 的He⁺注入Al₂O₃单晶及随后230 MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照并在不同温度条件下退火样品的光致发光的特性. 从测试结果可以清楚地看到在375 nm，390 nm，413 nm 和450 nm 出现了强烈的发光峰. 经过600 K退火2 h后测试结果显示，390 nm发光峰增强剧烈，而别的发光峰显示不明显. 在900 K退火条件下，390 nm的发光峰开始减弱相反在510 nm出现了较强的发光峰，到1100 K退火完毕后390 nm的发光峰完全消失，而510 nm的发光峰相对增强. 从辐照样品的FTIR谱中看到，波数在460—510 cm^-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—1300 cm^-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. 退火后的FTIR谱变化不大.     

γ射线辐照对a-SiC:H薄膜结构与特性的影响

 采用射频（13.56 MHz）反应溅射方法制备a-SiC:H 薄膜，并将其在空气中进行高能γ射线(平均为1.25 MeV)辐照，5个样品的吸收剂量分别为0，2×10⁴，4×10⁴，6×10⁴，8×10⁴ Gy。采用拉曼及红外光谱对薄膜的结构进行表征,得到了其结构与特性的变化规律。研究与分析表明：随样品吸收剂量的增加，陷入空穴中的电子会被激发，a-SiC:H薄膜中的SiC成份增加，电阻率变小，数量级为105Ω·cm；薄膜存在结晶化的趋势,其主要原因在于由Si－O－Si键断裂而产生的Si取代膜中C－C键中的C而形成晶态SiC，在此过程中出现了Si－O－Si键及a-SiC:H的减少，晶态SiC的增加。经γ射线辐照后薄膜的氢含量降低，折射率从5.19增大到5.53，辐照后薄膜的透过率均低于原膜的透过率。在500~2 300 cm^-1(对应波长为20.00~5.29 μm)波段内，a-SiC:H薄膜存在一定的增透作用。     

单晶YSZ的Xe+离子辐照效应研究

 200keV Xe⁺离子辐照使单晶YSZ由无色透明变成紫色透明，结果表明，能量为200keV，注量为1×10¹⁷cm^-22的Xe⁺离子辐照YSZ单晶产生的损伤高达350dpa，在损伤区产生高密度的缺陷，但仍然没有发生非晶化转变。吸收光谱测试结果表明，产生吸收带的注量阈值大约为10¹⁶cm^-2。注量为1×10¹⁶cm^-2和1×10¹⁷cm^-2的样品，吸收带峰值分别位于522nm和497nm。光吸收带可能与Zr阳离子最近邻的氧空位捕获电子形成的F型色心和Y阳离子近邻的氧离子捕获空穴形成的V型色心有关。     

Ru(0001) 表面BaO吸附层的原子结构和氮分子的吸附性质

采用密度泛函理论研究了Ru(0001) /BaO表面的原子层结构和氮分子的吸附性质. 研究结果表明, 在低覆盖度下氧化钡倾向于以相同的构型形成Ru(0001) 表面原子层. 在此构型中, 氧原子位于表面p(1× 1) 结构的hcp谷位, 而钡原子则位于同一p(1× 1) 结构的顶位附近. 钌氧键键长等于0.209 nm, 比EXAFS的实验值大0.018 nm. 在Ru(0001) /BaO表面氮分子倾向吸附于钡原子附近. 相应位置的氮分子吸附能位于0.70到0.87 eV之间, 大于氧原子附近的氮分子吸附能. 钡原子附近的钌原子对氮分子具有更强的活化性能. 相应位置的氮分子拉伸振动频率等于1946 cm^{- 1}, 比氧原子附近的最大分子振动频率小约130 cm^-1. Ru(0001) /BaO表面氮分子键强度介于清洁Ru(0001) 和Ru(0001) /Ba表面之间. Ru(0001)/BaO表面不同位置的氮分子吸附性质差异是由钡和氧原子化学性质不同造成的. 表面钡原子的作用能够减少吸附氮分子的σ^*轨道电子密度, 增加π^*轨道电子密度, 从而增强氮分子和钌原子间的轨道杂化作用, 弱化氮分子键.     

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。     

FTIR研究快中子辐照直拉硅中的VO2

快中子辐照直拉硅(CZ-Si)经400—450℃热处理后，空位_双氧复合体(VO₂)是其 主要 的缺陷.在300—500℃热处理快中子辐照的CZ_Si后，IR光谱中有919．6cm^-1和 1006cm^-1两个吸收峰伴随VO₂(889cm^-1)出现，这两个IR吸收 峰是VO₂的一种亚稳态缺陷(O-V-O)引起的，此缺陷态是由一个VO(A中心)与次临近的一个 间隙氧原子(O_i)相互作用所形成的.在300℃延长退火时间或升高退火温度，都 会使(O -V-O)转变为稳态VO₂.辐照剂量在10¹⁹数量级，经400—450℃热处 理所形成的缺陷主要为多空位型，而VO₂被抑制.     

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。     

质子辐照空间级硅橡胶的正电子淹没寿命谱研究

 用正电子淹没寿命谱方法（PALS）研究了质子辐照对空间级硅橡胶KH-L-Y微观结构的影响。试验结果表明，PALS谱所揭示的最长寿命成分的t₃, I₃及自由体积分数Vf随辐照剂量的增加开始明显下降；而当辐照剂量大于10¹⁵cm^-2后，随剂量的增加平缓上升。辐照剂量小于10¹⁵cm^-2时，质子辐照使硅橡胶自由体积减小，分子链间堆砌紧密；辐照剂量大于10¹⁵cm^-2时，质子辐照使硅橡胶自由体积增大。交联密度及DMA测试结果同样表明，质子辐照在剂量较小时硅橡胶的交联密度及玻璃化转变温度增加，辐照以交联效应为主；而剂量较大时辐照降解占优势。     

辐射变色薄膜的质子辐照响应

 用J-2.5质子静电加速器提供的质子束,对研制的一种高灵敏度新型辐射变色膜进行质子辐射响应研究。该变色膜以聚乙烯醇缩聚物为基质,以类丁二炔化合物为有机染色材料,质子能量为2.0 MeV,辐照注量为1.0×10¹⁰～1.0×10¹² cm^-2。用光谱响应测试薄膜的辐射效应显示：变色薄膜颜色由粉红渐变为蓝色, 并随着辐照剂量的增加而逐渐加深;用图像分析仪分析辐照后靶材的光密度发现,图像的光密度随聚焦斑距离的增大而减小;用分光光度计测试其吸收光谱发现,主吸收峰值出现在660 nm附近,且吸收峰处的响应吸光度与质子注量具有较好的线性关系;对新型变色薄膜辐照后持续效应的研究表明,变色膜辐照后续效应微弱,辐照后可以立即测量,且对测量环境变化不敏感。     

γ射线与N离子辐照类金刚石薄膜的机理研究

对类金刚石 (以下简称 DLC)薄膜受 γ射线与 N离子辐照的结果进行了比较 .通过 Raman光谱分析得出 :γ射线辐照造成薄膜中 SP3C— H和 SP2C— H键的减少及 SP3C— C键的增加 ,与此同时氢原子结合成氢分子 ,并从膜中释出 ,薄膜的类金刚石特征更加明显.当辐照剂量达1 0×104Gy时 ,SP3C—H键减少了约 5 0 % .N离子辐照使 DLC薄膜中 SP3C— C键、SP2 C—H键及 SP3C—H键的含量均变少 ,并伴随着氢分子的释出 ,直接导致 DLC薄膜的进一步石墨化,其对 SP3C—H及 SP2C— H键的破坏程度远大于γ射线 .两者在辐照机理上截然不同.The results of the diamond like carbon films(the following is called for short DLC film) irradiated by γ rays and N ion were reported. It showed that SP 3C—H and SP 2C—H bonds were decreased, and SP 3C—C bonds were increased by γ ray irradiation, and induced hydrogen recombination with H 2 molecules, and subsequently released from the surface of the films. When the γ ray irradiation dose reached 10×104Gy, the numbers of SP3C—H bonds were decreased by about 50%...     

用高能H+束辐照类金刚石碳膜的研究

用能量(112,89keV)和剂量(1×10¹⁷,5×10¹⁶个/cm²)配比不同的H⁺束对双离子束溅射淀积的类金刚石碳(DLC)膜进行辐照,用Raman光谱、红外透射光谱和膜层电阻率测量、粘着力测定等多种手段对辐照前后的DLC膜进行,表征和分析,结果表明,高能H⁺束辐照效应跟高能重离子辐照效应是不同的,H⁺束辐照使膜层sp³C—H键相对减少,sp关键词：     

Surface properties of diamond-like carbon films prepared by CVD and PVD methods

Diamond-like carbon (DLC) films have been deposited using three different techniques: (a) electron cyclotron resonance---plasma source ion implantation, (b) low-pressure dielectric barrier discharge, (c) filtered---pulsed cathodic arc discharge. The surface and mechanical properties of these films are compared using atomic force microscope-based tests. The experimental results show that hydrogenated DLC films are covered with soft surface layers enriched with hydrogen and sp$^{3}$ hybridized carbon while the soft surface layers of tetrahedral amorphous carbon (ta-C) films have graphite-like structure. The formation of soft surface layers can be associated with the surface diffusion and growth induced by the low-energy deposition process. For typical CVD methods, the atomic hydrogen in the plasmas can contribute to the formation of hydrogen and sp$^{3}$ hybridized carbon enriched surface layers. The high-energy ion implantation causes the rearrangement of atoms beneath the surface layer and leads to an increase in film density. The ta-C films can be deposited using the medium energy carbon ions in the highly-ionized plasma.     

离子注入掺杂锐钛矿TiO2薄膜的光学性能

 在玻璃基体上,采用射频磁控溅射方法在不同的基体温度下制备了TiO₂薄膜,然后在薄膜中注入注量分别为5×1016, 1×1017和5×1017/cm2的N离子以制备N掺杂的TiO₂薄膜。X射线衍射结果表明：制备出的TiO₂薄膜为锐钛矿型。X射线光电子能谱研究结果表明：注入的N离子与TiO₂晶粒相互作用,形成了含氮的TiO_xN_2-x化合物,从而改变了TiO₂薄膜的吸收边;随N离子注量增加,吸收边移动更明显;同时,由于氮离子注入产生的辐照缺陷使TiO₂薄膜在紫外和可见光区的吸收也明显增强。     

Effect of irradiating ion fluence on optical properties of ZnO1−x:Nx thin films

Swift heavy ion (SHI) irradiation is an effective technique to modify the optical properties of the materials. In the present investigation, the effect of 100?MeV?Ag⁷⁺ SHI irradiation fluence on the optical properties of ZnO_1?x:N_x thin films was studied. The post irradiation spectroscopic characterizations such as UV–VIS reflectance spectroscopy, Raman spectroscopy and photoluminescence (PL) spectroscopy analysis were carried out. The studies imply that when the SHI passes through the solid, the higher electronic stopping power of ions can weaken oxygen bonds in ZnO, resulting in the formation of donor defects such as oxygen vacancies and zinc interstitials. The formation of donor defects has been acknowledged through the increase in bandgap with irradiating ion fluence. The blue shift observed from the Raman spectra for the 3?×?10¹³ ions/cm² fluence-irradiated films implies the existence of compressive stress in the films. The PL analysis acknowledges the formation of donor defects upon irradiation. Furthermore, it conveys that the presence of N atoms in ZnO lattice leads to the formation of a less number of defects as compared with undoped ZnO while irradiation.     

乙炔气体流量对纳米TiC类金刚石复合膜的化学结构及力学性能影响

采用离子注入与反应磁控溅射相结合的方法在钛合金及硅片基体表面上制备了纳米TiC类金刚石(DLC)复合膜.通过纳米压痕技术检测了薄膜的纳米硬度，显微划痕试验评估了薄膜的结合力.通过X射线光电子能谱及X射线衍射表征了薄膜的化学结构.结果表明，通过改变C₂H₂气体流量，可以达到控制薄膜中钛原子含量的目的，合适的C₂H₂气体流量可以在DLC膜中形成较多的纳米TiC晶粒，形成DLC包覆TiC晶粒的复合结构，使DLC膜力学性能得到明显提高.另外，划痕试验表明掺钛、先注入后沉积工艺都使薄膜的结合力得到了较大提高. 关键词： 纳米TiC类金刚石复合膜 类金刚石膜 力学性能     

氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响

利用磁过滤真空阴极电弧技术制备了sp³键含量不小于80%的四面体非晶碳薄膜(ta-C), 然后通过氮离子束改性技术制备了氮掺杂的四面体非晶碳(ta-C:N)薄膜. 利用Raman光谱和X射线光电子能谱对薄膜结构的分析,研究了氮离子轰击能量对ta-C:N薄膜结构的影响. 氮离子对ta-C薄膜的轰击,形成了氮掺杂的ta-C:N薄膜. 氮离子轰击诱导了薄膜中sp³键向sp²键转化, 以及CN键的形成.在ta-C:N薄膜中,氮掺杂的深度和浓度随着氮离子能量的增大而增大. ta-C:N薄膜中sp²键的含量和sp²键团簇的尺寸随着氮离子轰击能量的增大而增加; 在ta-C:N薄膜中, CN键主要由C-N键和C＝N键构成, C-N 键的含量随着氮离子轰击能量的增大而减小,但是C＝N 键含量随着氮离子轰击能量的增大而增大.在ta-C:N薄膜中不含有C≡N键结构.     

The influence of ion irradiation on the structure and properties of amorphous carbon films

Presented in this work are the results of investigation of the structure and electrophysical properties of amorphous carbon films. The films were produced by sputtering of graphite by ion beam and usin ion irradiation (E=0–200 eV) during condensation process. The structure of i-C films has been studied by means of transmission electron microscope. The electron diffraction data have been interpretated by employing the calculated interference function of carbon clusters. The structure of V-band was obtained from AES by deconvolution method. Experimental data shows that under ion irradiation the transformation of short range order and electron bonds is an oscillating function of ion energy E. This paper presents a theoretical calculation of tunneling neutralization cross-section of Ar⁺ ions on carbon surface. The process also has an oscillating dependence on ion energy. A significant importance of inelastic processes in carbon phase transformation has been revealed.     

高增透的类金刚石碳膜的红外吸收特性研究

利用射频等离子体分解甲烷的技术在锗片上沉积了非晶结构的类金刚石碳膜,傅里叶红外光谱仪测量显示镀覆的类金刚石碳膜的锗片在红外范围内具有高增透作用,特别在１７４０～！２０４４ｃｍ＾－１其峰值透过率高达９９％,在９４５．７ｃｍ＾－１（１０．６ｕｍ）处透过率为９４．５％。利用实测的液内的吸收系数接近于０,在１０．６ｕｍ的吸收系数为２３０ｃｍ＾－１,膜主要由ｓｐ＾３的Ｃ＿Ｈ键结构组成,各吸收峰均得到了很好的     

N离子注入对金刚石膜场发射特性的影响

不同剂量的N离子被注入到化学气相沉积金刚石膜内，研究了表面结构及场发射特性的变化.Raman谱和x射线光电子能谱分析表明，N离子的注入破坏了金刚石膜表面原有的sp3结构，并在膜内形成大量的sp2 C—C 和sp2 C—N 键.样品的场发射测试显示N离子的注入显著提高了金刚石膜场发射特性，膜的场发射阈值电场从注入前的18 V/μm下降到注入后的4 V/μm.金刚石膜场发射特性的提高归因于N离子注入后膜内sp2 C键含量的增加和体内缺陷带的形成，这些变化能改变膜的表面功函数，提高Feimi能级，降低电子隧穿表面的能量势垒. 关键词： 场致电子发射 N离子注入 金刚石膜 热丝化学气相沉积