Co與Cu摻雜的ZnO以及ZnO單晶的快中子輻照損傷研究.pdf

1、氧化鋅以及鈷、銅摻雜的氧化鋅半導體材料具有優(yōu)良的物理特性，是近年來人們普遍研究的熱點，在太空方面極具應用潛力。因此，很有必要對其抗輻照特性進行深入的研究。
　　 本論文利用蘭州大學ZF-300-Ⅱ強流中子發(fā)生器上D-D反應出射的單色快中子在室溫下對ZnO單晶以及Co與Cu摻雜的氧化鋅晶體進行了輻照，中子能量為2.5MeV，輻照注量為2.9×1010cm-2。摻Co氧化鋅的摻雜量分別為1×1014、5×1016和1×1017cm-

2、2，摻Cu氧化鋅的摻雜量為5×1016 cm-2，摻雜技術采用的是離子注入法。室溫下對輻照前和輻照后的樣品進行了X射線衍射(XRD)譜、光致發(fā)光(PL)譜和透射光譜(TS)測量，進而研究了樣品的輻照損傷情況。初步得到以下結論：
　　 (1)XRD測量結果表明純ZnO單晶和Co、Cu摻雜的氧化鋅經快中子輻照后依然呈現ZnO六角纖鋅礦結構并沿c軸高度擇優(yōu)取向，并且Co摻雜的ZnO中存在的金屬Co和Co氧化物納米顆粒以及摻Cu氧化鋅中

3、存在的金屬Cu納米顆粒由于快中子的轟擊發(fā)生分解消失了。
　　 (2)PL譜結果分析表明輻照后的純ZnO單晶中引入了氧空位(Vo)和氧錯位(Ozn)缺陷，并且還有少量的鋅填隙(Zni)和氧填隙(Oi)缺陷；摻Co氧化鋅中主要引入了鈷填隙雜質和鋅空位(Vzn)缺陷；摻Cu氧化鋅中主要引入了鋅空位缺陷和晶格畸變缺陷。
　　 (3)透射譜測量結果表明輻照后樣品的透光率相對輻照前下降，并且摻Cu氧化鋅的下降幅度最大，純氧化鋅的下降

4、幅度最??；進一步驗證了摻Co氧化鋅經快中子輻照后導致大量Co離子離開了晶格點位，摻Cu氧化鋅中存在的Cu納米顆粒經快中子轟擊分解消失了。
　　 (4)帶隙值的變化進一步表明摻Co氧化鋅中存在的Co和Co氧化物納米顆粒經快中子的轟擊發(fā)生分解消失了；進一步驗證了摻Co氧化鋅中摻Co量最少樣品的紫外峰位藍移和摻Cu氧化鋅的紫外峰位紅移現象。
　　 此項研究工作表明純ZnO以及Co和Cu摻雜的氧化鋅半導體材料經快中子輻照后，主要