中子輻照6H-SiC的缺陷回復及其拉曼光譜研究.pdf

1、拉曼光譜是一種有效的、無損的探測材料和材料缺陷的方法。本文首先利用空間群理論及“大區(qū)域及區(qū)域折疊”的方法計算了6H-SiC的晶格振動模式。基于理論計算的結果，檢測和分析了中子輻照6H-SiC晶體及其退火后拉曼光譜的變化，鑒別其輻照損傷的程度及隨退火溫度結晶度的回復過程；我們也利用UV-可見吸收光譜和X射線衍射手段來對中子輻照產生的損傷及其退火回復規(guī)律進行了廣泛深入的研究。研究結果如下：
　　1、分析了中子輻照損傷及其退火回復的拉曼

2、光譜特性：研究了劑量為1.67×1019n/cm2和1.72×1020n/cm2的中子輻照n型6H-SiC造成的損傷程度，發(fā)現(xiàn)損傷水平隨劑量的增加而增大，在其晶體內部可能有局部非晶區(qū)域的產生。而1.72×1020n/cm2的高劑量輻照在其晶體內部產生了石墨簇。輻照引起的縱光學支LO及橫光學支TO不同程度的下移及其線型的變化主要是由于聲子限制效應引起的；由其退火回復規(guī)律的演變可知，輻照導致LO-TO頻率分裂發(fā)生輕微降低的主要缺陷類型可能歸

3、于孤立的空位和間隙缺陷。
　　2、分析了輻照及其退火回復引起的光吸收特性：輻照引起的吸收譜線的紅移及吸收系數(shù)的增加與禁帶附近引入的局域缺陷態(tài)有關。由其退火行為可知，輻照產生的不同類型的復雜缺陷簇引起的光散射導致了帶邊出現(xiàn)波動起伏的強烈吸收。另外，吸收隨退火回復的演變在800℃之前保持不變，而800℃之后開始逐漸降低的回復趨勢與輻照產生的不同類型缺陷的回復有關。
　　3、結合X射線衍射分析了輻照及輻照后經退火引起的晶格有序度變

4、化：輻照導致晶格有序度降低，半高寬增大；隨退火溫度增加，有序度又逐漸恢復，半高寬呈現(xiàn)規(guī)律性的回復，根據(jù)這種規(guī)律性在實際中可發(fā)展一種新型的測溫方法。
　　由以上三種手段對中子輻照6H-SiC的退火回復特性的實驗研究，表明退火溫度800℃左右為其輻照缺陷轉變及復合的一個重要的溫度點，在800℃之前的回復可能主要是近距離的弗倫克爾缺陷及間隙子移動引起的回復；在800℃之后的回復主要是歸于輻照產生的非晶區(qū)域的再結晶、空位移動及復雜缺陷簇的