Ge納米晶制備及中子嬗變摻雜的研究.pdf

1、由于嵌入SiO<,2>基體中的Ge納米晶(nc-Ge)能發(fā)射可見光而有望用于制備新型光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等，目前它正成為人們感興趣的研究熱點(diǎn)。已發(fā)現(xiàn)nc-Ge有光致、電致和陰極射線致發(fā)光現(xiàn)象，是否有中子致發(fā)光現(xiàn)象尚不清楚，如果有中子致熒光現(xiàn)象，將在中子照相等國(guó)防領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。對(duì)體材料而言，摻雜是揭示光熒光機(jī)理的有用工具。對(duì)于nc-Ge來(lái)講，由于其表面態(tài)影響突出，所以摻雜對(duì)其性質(zhì)的影響比對(duì)體材料的影響要弱得多。盡管如此，摻雜對(duì)納米晶性質(zhì)的影響

2、必須視具體材料體系的不同而分別進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)研究。本工作通過(guò)離子注入的方法制備了樣品，并研究了其熒光特性，最后通過(guò)NTD摻雜研究了摻雜后樣品的 熒光性質(zhì)。 通過(guò)離子注入的方法制備了鑲嵌結(jié)構(gòu)的Ge納米晶薄膜，并首次發(fā)現(xiàn)離子注入后不經(jīng)退火直接形成Ge納米晶的現(xiàn)象。通過(guò)XRD、LRS、TEM、SEM等實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)合TRIM程序計(jì)算，研究了單束雙能高劑量Ge離子注入、不經(jīng)過(guò)退火在非晶態(tài)Si02薄膜中直接形成鑲嵌結(jié)構(gòu)Ge納米晶的物理機(jī)制。

3、并仔細(xì)分析得到了納米晶形成的閾值劑量。結(jié)合TEM和SEM，分析了低能高劑量Ge離子注入直接形成的Ge納米團(tuán)聚的深度分布和尺寸，發(fā)現(xiàn)納米團(tuán)聚的尺寸和分布以及均勻性隨著離子注量的變化而變化。納米團(tuán)聚中既有晶態(tài)Ge也有非晶態(tài)Ge(na-Ge)，晶態(tài)Ge與非晶Ge的比值隨著離子注量的增加而增大。這些現(xiàn)象都能通過(guò)給出的Ge納米團(tuán)聚自組織生長(zhǎng)模型來(lái)解釋。 通過(guò)系統(tǒng)的氧化性或還原性退火處理，以改變樣品中Ge的氧化物成分組成。分析了不同樣品在室

4、溫下的光致發(fā)光(PL)特性，并結(jié)合XRD分析表明：300和400nm附近的熒光峰的發(fā)光機(jī)制是GeO納米晶(nc-GeO)發(fā)光而不是GeO的缺陷發(fā)光，570mm附近的熒光峰的發(fā)光機(jī)制為Ge納米晶(ne-Ge)發(fā)光，而不是Ge及Si界面的缺陷發(fā)光。 創(chuàng)新性的用NTD方法對(duì)納米晶樣品進(jìn)行摻雜，因?yàn)镹TD作為鑲嵌結(jié)構(gòu)納米晶薄膜的摻雜方法有不可替代的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)PL和LE-PL，譜分析摻雜前后樣品的熒光特性并對(duì)LE-PL譜進(jìn)行高斯擬合，發(fā)現(xiàn)