發(fā)布時間：2020-11-21 22:10

　　 氧化鋅(ZnO)是一種常見的寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有出色的光學(xué)、電學(xué)和結(jié)構(gòu)特性,在光電領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。TeO_2晶體在110方向和(001)面具有很高的聲光閾值,在光學(xué)開關(guān)器件、光學(xué)放大器等領(lǐng)域有著潛在應(yīng)用。在眾多激光基質(zhì)材料中,稀土摻雜釩酸鹽晶體由于出色的低激光閾值、高的斜效率,在固體激光領(lǐng)域獲得了廣泛關(guān)注;其中YVO_4及YbVO_4晶體是杰出的高效半導(dǎo)體泵浦激光基質(zhì)材料。本論文分別利用keV的Tm和Yb離子共注入ZnO晶體、keV的Ag和Nd注入TeO_2晶體、MeV的Si離子注入YbVO_4晶體、MeV的C離子注入HoYb:YVO_4晶體。通過SRIM計算擬合、X射線衍射譜(XRD)、拉曼光譜(Raman)、盧瑟福背散射/溝道譜(RBS/C)、棱鏡耦合測試、光致熒光光譜(PL)等測試方法表征了注入后樣品的光學(xué)及結(jié)構(gòu)特性。論文主要內(nèi)容有:利用能量keV、總劑量~10~(15) cm~(-2)的Tm和Yb離子共注入Zn O單晶,注入后樣品分別在800oC及1000oC下退火30分鐘,分別利用RBS/C及XRD研究了注入樣品的損傷及結(jié)構(gòu)特性。采用532 nm及980 nm激發(fā)光源分別研究了注入樣品的近紅外(1415 nm-1450 nm)及可見光波段的上轉(zhuǎn)換(484 nm和673nm)熒光發(fā)射特性。利用290 keV的Ag離子(劑量3.0×10~155 cm~(-2))、360 keV的Nd離子(劑量2.0×10~155 cm~(-2))注入TeO_2單晶,注入后樣品在400oC進(jìn)行退火處理,利用PL譜,在532 nm激發(fā)光源下研究了注入樣品的近紅外熒光發(fā)射特性,研究結(jié)果表明Nd/Ag共注TeO_2樣品可以顯著增強(qiáng)Nd~(3+)熒光發(fā)射。利用3.0 MeV的Si離子注入YbVO_4單晶。棱鏡耦合測試結(jié)果表明,在633nm激發(fā)波長下,注入樣品形成了尋常折射率增加型光波導(dǎo)。分別采用335 nm及930 nm激發(fā)光源研究了注入樣品的近紅外熒光發(fā)射譜。利用高分辨HRXRD測試分析了注入樣品的結(jié)構(gòu)特性。利用6.0 MeV C離子注入HoYb:YVO_4單晶,劑量5.0×10~(13)-1.35×10~155 cm~(-2)。利用棱鏡耦合方法研究了注入樣品形成的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。分別采用410 nm、980nm波長激發(fā)光源,研究了注入樣品的熒光下轉(zhuǎn)換及熒光上轉(zhuǎn)換發(fā)射特性。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O734
【部分圖文】：

圖 2.1 SRIM 擬合 Tm、Yb離子在 ZnO 中的深度分布Figure 2.1 Depth profiles of Tm and Yb ions in ZnO according to SRIM calculation.2 RBS/C 測試與討論 (RBS/C measurement and discussion)利用盧瑟福背散射/溝道測試可以分析樣品的結(jié)構(gòu)缺陷，晶格紊亂程度，雜質(zhì)的分布輪廓。背散射/溝道具有高分辨率、非破壞性以及對重元素敏感點(diǎn)。利用隨機(jī)譜，溝道譜和損傷譜數(shù)據(jù)可以分析計算離子輻照對晶格的損度以及注入雜質(zhì)分布。相關(guān)結(jié)果如下。圖 2.2 和圖 2.3 表示的是 Tm 離子單O 的樣品在 800℃和 1000℃退火后的 RBS/C 譜。圖 2.2 中，兩種溫度退火品的損傷譜產(chǎn)額均高于 ZnO單晶的溝道譜，測試結(jié)果表明注入引起 ZnO晶子位移，從而產(chǎn)生間隙原子引起退溝道效應(yīng)使注入后樣品的產(chǎn)額增高。結(jié)時顯示，注入樣品的損傷譜產(chǎn)額遠(yuǎn)低于隨機(jī)譜，表明注入引起的近表面損然保持在較低水平。此外，比較兩種不同溫度退火結(jié)果可以看出 1000℃退樣品的溝道譜要低于 800℃退火后的溝道譜，這說明高溫退火可以減弱離入帶來的退溝道效應(yīng)，降低在離子注入過程產(chǎn)生的晶格損傷。圖 2.3 為注樣品中 Tm 元素隨機(jī)譜分布，結(jié)果表明 Tm 主要分布在 1380-1440 溝道區(qū)域

Tm單注ZnO的RBS/C譜

定雜質(zhì)的分布輪廓。背散射/溝道具有高分辨率、非破壞性以及對重元素敏感等特點(diǎn)。利用隨機(jī)譜，溝道譜和損傷譜數(shù)據(jù)可以分析計算離子輻照對晶格的損傷程度以及注入雜質(zhì)分布。相關(guān)結(jié)果如下。圖 2.2 和圖 2.3 表示的是 Tm 離子單注ZnO 的樣品在 800℃和 1000℃退火后的 RBS/C 譜。圖 2.2 中，兩種溫度退火后樣品的損傷譜產(chǎn)額均高于 ZnO單晶的溝道譜，測試結(jié)果表明注入引起 ZnO晶格原子位移，從而產(chǎn)生間隙原子引起退溝道效應(yīng)使注入后樣品的產(chǎn)額增高。結(jié)果同時顯示，注入樣品的損傷譜產(chǎn)額遠(yuǎn)低于隨機(jī)譜，表明注入引起的近表面損傷仍然保持在較低水平。此外，比較兩種不同溫度退火結(jié)果可以看出 1000℃退火后樣品的溝道譜要低于 800℃退火后的溝道譜，這說明高溫退火可以減弱離子注入帶來的退溝道效應(yīng)，降低在離子注入過程產(chǎn)生的晶格損傷。圖 2.3 為注入后樣品中 Tm 元素隨機(jī)譜分布
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 吉田和夫;石谷炯;張淑芳;;用離子注入法進(jìn)行金屬表面改性處理[J];國外金屬熱處理;1989年01期

本文編號：2893674