轻、重离子辐照烧绿石Lu_2Ti_2O_7导致的非晶结构变化

采用标准固相反应烧结法制备烧绿石结构的Lu_2Ti_2O_7.在室温下,用800keV Kr~(2+)和200keV He~+进行辐照.辐照后的样品采用掠入式X射线衍射(GIXRD)表征.结果表明:用800keV Kr~(2+)辐照样品时,辐照剂量达到2×10~(14)cm~(-2)(相应dpa(displacement per atom)为0.4)时,样品出现非晶化转变,并且随着辐照剂量的增加,非晶化转变量不断增加,增加至一定值后不再变化,未出现完全的非晶化转变;用200keV He~+进行辐照时,即使辐照剂量增加至2×10~(17)cm~(-2)(dpa为1.25),样品也没有出现非晶化转变.通过分子动力学模拟对结果进行分析后发现:重离子辐照时,样品在较小范围内产生较多的缺陷,且电子能损较低,样品温度增幅较小,缺陷复合率低,易导致非晶化转变;而轻离子辐照时结果相反.     

He离子辐照碳化钨样品的实验研究

采用能量为100 keV的He离子辐照多晶碳化钨样品,He离子的辐照剂量为1.0×10¹⁷ ions·cm^-2,辐照温度从室温变化到600 ℃。通过SRIM软件模拟了离子的注入深度,利用导电式原子力显微镜(CAFM)分析了多晶碳化钨样品在He离子辐照条件下微观结构的演化。结果表明,He离子辐照会导致多晶碳化钨样品形成He泡,从而使样品表面发生肿胀。     

Kr离子辐照磷灰石陶瓷材料Ca_(10)(PO_4)_6F_xCl_(2-x)(x=0,0.5,1.0,1.5和2.0)导致的非晶相变

采用传统的陶瓷烧结工艺制备了六方结构的多晶磷灰石陶瓷材料Ca_(10)(PO_4)_6F_xCl_(2-x)(x=0,0.5,1.0,1.5和2.0),并通过常规X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)确认其为单一相.然后,用800 keV Kr~(2+)在室温下辐照各磷灰石样品,辐照后的样品利用掠入射X射线衍射(grazing incidence X-ray diffraction,GIXRD)对其表面辐照损伤层结构进行表征.结果表明,当用Kr~(2+)对该系列磷灰石样品进行辐照时,所有样品都会发生从晶体到非晶体结构的转变,但同种辐照剂量下,该系列磷灰石样品中含F比例越高,Kr~(2+)辐照导致的非晶含量就越小,其抗辐照非晶转变能力越强.     

氦离子辐照能量对钨中He泡形成的影响

以金属钨为研究对象,研究了不同能量的He+辐照对钨中He泡形成的影响。在600℃下分别用12ke V和20 ke V的He+辐照,辐照剂量为5×1020He+/m2,通过透射电镜(TEM)对辐照前后样品的微观结构进行表征。研究结果表明,钨在2个能量的He+辐照后都有He泡的产生,在12 ke V的He+辐照下,氦泡的平均尺寸约为2.19 nm,数密度为1.5×1023/m3;在20 ke V的He+辐照下,氦泡的尺寸约为1.52 nm,数密度为3.0×1023/m3。随着He+辐照能量增加,钨中He泡的平均尺寸减小,但体密度变大。     

电子辐照对纳米Gd_2Zr_2O_7晶粒尺寸和结晶度的影响

利用能量为1.7Mev、注量在1015~2×1016/cm2的电子辐照非晶Gd2Zr2O7粉体、晶态Gd2Zr2O7纳米粉体和晶态Gd2Zr2O7纳米陶瓷,采用XRD测试手段对电子辐照前后的样品进行分析.结果表明,在此电子能量下,非晶Gd2Zr2O7粉体未出现晶化现象;部分晶态Gd2Zr2O7纳米粉体和纳米陶瓷在1016/cm2的注量下,结晶度提高,晶粒长大,辐照引起的退火效应占主导地位;结晶程度较高的Gd2Zr2O7纳米陶瓷在电子辐照下结晶度提高最大,平均晶粒尺寸也有明显提高.     

粒子束辐照在AlGaAs/GaAs量子阱材料中引入的深能级缺陷

作者对AlGaAs/GaAs结构调制掺杂材料及多量子阱材料,分别使用电子束或质子束辐照.电子束辐照能量为0.4～1.8MeV,辐照注量为1×1013cm-2～1×1016cm-2,质子束辐照能量为20～130keV,辐照注量为1×1011cm-2～1×1014cm-2.辐照前后的样品均经过深能级瞬态谱(DLTS)的测试.测试结果表明,电子束辐照引入了新缺陷,其能级位置为E3=Ec-0.65eV,而质子辐照引入的深缺陷能级为E1=Ec-0.22eV,电子和质子束辐照同时对与掺Si有关的原生缺陷Dx中心E2=Ec-0.40eV也有影响,即浓度发生改变,峰形亦不对称,说明其中包含有其他邻近缺陷的贡献.DLTS测试给出了这些深中心的浓度及俘获截面等参数.     

He离子辐照金属钨引入缺陷的微结构研究

采用能量为100keV的He离子在室温下辐照金属钨,辐照注量范围为1.4×1017-3.5×1017/cm2,辐照后对样品进行了1100℃退火处理.利用X射线衍射、慢正电子多普勒展宽和扫描电镜技术研究了钨中He离子辐照引入的缺陷和注量之间的关系.研究结果表明辐照并退火后材料内部晶面间距增大,空位型缺陷浓度或尺寸随辐照注量的升高而增大,而高注量辐照的样品表面晶粒间连接疏松并存在孔隙,钨表层可能生成了大尺寸的He空位复合体或He泡.     

10 MeV高能电子辐照对4H-SiC晶体结构和电学性质的影响

本文研究了10 MeV电子辐照对4H-SiC的晶体结构和电学性能的影响.X射线衍射和拉曼光谱分析结果表明:1.29×1019、2.60×1019和3.90×1019 cm-2的电子辐照剂量对样品的晶体结构和晶型无显著影响,剂量达到5.20×1019 cm-2后,样品内部会产生轻微的晶格畸变.通过非接触式电阻测量仪分析样...     

Ag离子注入对Si和SiO2表面的辐照改性

为了研究注入Ag离子对基底的辐照改性作用,利用MEVVA源将不同剂量的Ag离子注入到Si和SiO2玻璃片中形成Ag纳米颗粒,并测试了SiO2玻璃片的光透过率谱,2种基底的光致发光谱和纳米压痕实验。注入高压为45KV,束流1mA,剂量分别为:5×1015、2×1016、4×1016、5×1016、8×1016、9×1016和1×1017ions/cm2。对SiO2玻璃的紫外可见光透射光谱分析表明在低剂量时400nm处有一吸收峰,当剂量达到1×1017时在450nm处出现伴峰。对比Ag离子注入前后Si和SiO2基底的光致发光谱后分析了Ag离子注入对基底发光性能的影响。通过纳米压痕测试表征了掺入Ag后基底的纳米硬度和弹性模量的变化。观察TEM样品得到了基底中Ag纳米颗粒的大小,形貌和分布等情况。     

铒离子注入碳化硅后的射程分布和射程离散

鉴于利用离子注入技术掺杂制作光电集成器件时,离子注入半导体材料的射程分布、射程离散和横向离散对器件性能的影响,应用卢瑟福背散射技术研究将剂量为5×1015cm-2的400 keV能量的Er+离子注入6H-SiC晶体的平均投影射程、射程离散和深度分布。用SRIM2006模拟软件对能量为400 keV的Er+离子注入SiC晶体的深度分布进行了理论模拟,把理论模拟值跟测出的实验值进行比较,发现两者符合较好,从而为今后利用Er+离子注入SiC晶体掺杂制作光电集成器件提供参考依据。     

激光辐照Fe78Si9B13非晶合金晶化研究

在CO2激光散光斑直径20mm的情况下,分别选择在不同功率静置的条件下辐照Fe78Si9B13非晶带实现部分晶化·用穆斯堡尔谱、X射线衍射和扫描电镜对原始非晶样品(Fe78Si9B13)和晶化后样品的微观结构进行了分析·结果表明:在CO2激光散光斑直径一定的条件下(20mm),分别选择激光功率250W和300W辐照非晶Fe78Si9B13样品20s,非晶样品可以实现约6%和9%的晶化·激光辐照非晶Fe78Si9B13合金的晶化相为αFe(Si),样品发生了织构现象,晶粒沿(200)面大量析出·激光晶化相产生在非晶带表面晶化层中·在其他条件一定的情况下,样品的晶化量随着激光功率的增加而增加·     

离子辐照形成空心银纳米颗粒

离子辐照是控制金属纳米颗粒分布和结构的有效方法。将能量为200 keV、剂量为5×10^16ions/cm2的Ag＋注入到非晶SiO2中,形成Ag纳米颗粒层,再用能量为200和500 ke V的Ar＋辐照Ag纳米颗粒。Ar＋辐照后,在部分较大的Ag纳米颗粒中出现空洞,空洞的平均尺寸随着Ar＋辐照剂量的增加而变大。辐照前,Ag纳米颗粒在非晶SiO2中沿纵向呈近似高斯分布;辐照后,投影射程附近的较大的Ag纳米颗粒平均尺寸变大,而投影射程下面的小颗粒逐渐消失。结合Trim程序模拟分析结果可知,Ar＋辐照时的核能量损失和电子能量损失是影响Ag纳米颗粒尺寸分布和结构的重要因素。     

银离子注入对TiN薄膜和热解碳抗菌性能的影响

用格兰氏阳性金黄葡萄球菌和格兰氏阴性大肠杆菌,研究了银离子注入TiN薄膜和热解碳的抗菌性.银离子注入能量为70 keV,注入剂量为5×1014~5×1016ions/cm2.对样品表面和近表面层进行了扫描电镜(SEM)、背散射(RBS)和俄歇分析(AES).结果表明,银离子注入后TiN薄膜和热解碳均具有抗菌性,其注入热解碳的抗菌率比注入TiN薄膜的抗菌率高.微观分析的结果表明材料的表面形貌、结构和银的分布是影响抗菌性的主要原因.     

电子束辐照对二氧化锡纳米晶生长的影响

通过溶胶凝胶法制备二氧化锡纳米晶,然后利用电子束辐照技术对其进行辐照。与未辐照样品对比表明:辐照样品的结晶性更好,比表面积比未辐照样品明显提高,辐照剂量为1 400kGy,辐照样品的比表面积近2倍于未辐照样品。同时发现辐照样品在538和680cm-1出现了新的拉曼峰。研究结果表明:电子束辐照技术对二氧化锡纳米晶成核和量子点生长是一种重要手段。     

Ag~+注入对TiO_2薄膜光催化、抗菌和亲水性能的影响

为提高TiO2材料的光催化能力,采用匀胶法在载玻片上制备TiO2薄膜,通过离子注入技术在TiO2薄膜表面掺杂Ag+,离子注入时加速电压为40kV,注入剂量分别为5×1015、1×1016、3×1016、6×1016和1×1017ions/cm2.以甲基橙为降解物,研究了Ag+注入对TiO2薄膜紫外光作用下光催化效率的影响,并通过大肠杆菌在紫外光照射下的存活率考察了Ag/TiO2薄膜的抗菌效率.此外,利用接触角测量仪测量Ag/TiO2薄膜分别在避光和紫外光照射下水接触角的变化情况,研究了Ag+注入对TiO2薄膜亲水性的影响.实验结果表明:注入剂量为1×1016ions/cm2时,TiO2薄膜光催化效率最高,与未注入薄膜比较提高了约1.26倍.此外,适量的Ag+注入有利于TiO2薄膜抗菌效率的提高,并改善了薄膜的亲水性能,紫外光作用下,薄膜具有最佳抗菌性和亲水性时,Ag+的注入剂量为3×1016ions/cm2.     

ZrO2/W纳米多层膜的氦离子辐照损伤研究

本文主要围绕ZrO2／W纳米多层膜的抗辐照损伤性能进行研究．实验中使用70keV He^＋在8×10^16-6×10^17cm之的剂量范围对磁控溅射生长的ZrO2／W多层膜样品进行辐照．辐照前后使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（xRD）以及透射电子显微镜（TEM）对样品的表面形貌及微观结构随剂量增加的演化过程进行表征．研究表明,ZrO2／W纳米多层膜具有较强的抗辐照损伤及抑制氦泡的特性．实验结果也显示,即使对于相同的纳米多层膜组成成分,由于结晶品质、晶界结构和界面的不同,抗辐照性能有所差异．     

注银热解碳的抗菌机理研究

使用革兰氏阳性菌--金黄色葡萄球菌,对注银热解碳的抗菌机理作了探讨分析.银离子的注入能量为70 keV,注入剂量分别为 5×1014, 1×1016, 5×1017 ion/cm2.用俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子能谱(XPS)对样品表面进行了微观分析.结果表明:材料表面形成了富银层;对注银剂量相同的热解碳,直接接触的抗菌效果比其滤液的抗菌效果好.说明注银热解碳的抗菌作用是溶出的银离子和未溶出的材料表面络合状银离子的共同抗菌结果,且杀菌以银离子溶出为主.     

V+离子注入制备可见光灵敏TiO2光催化薄膜

利用金属蒸汽真空弧(MEVVA)源离子注入机在溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜上注入V .薄膜表面的形态和结构分别用扫描电子显微镜(SEM)和X光衍射仪(XRD)进行了研究.通过紫外可见光漫反射谱仪(UV-Vis)测量了注入和退火后薄膜吸收光谱的扩展.在波长λ>400nm辐照下,甲基橙(MO)水溶液中的光催化实验证明,这种薄膜具备可见光波段的催化能力.这种催化效果在V 注量为1×1016 cm-2时最好.     

快速退火炉离子注入退火工艺设计

研究了快速热处理系统中卤钨灯阵列的排列方式和硅片接受到的辐照度均匀性的关系,设计了一种可以满足硅片温度均匀性要求的轴对称排列的灯阵列形式.卤钨灯分布在三个半径分别为5,10,16.8 cm的同心圆上,线密度分别为0.127,0.191,0.341cm-1,加热头高度为10.2 cm.此时辐照度的标准差有最小值,保证了硅片边缘和硅片中心能够得到尽可能一致的辐照.接着进行了P离子注入快速热退火试验,测量比较了退火后样品的方块电阻值,获得了快速热退火的最佳温度时间关系参数.对于剂量7.0×1015cm-2,能量60 keV的P离子注入,快速热退火的最佳温度为1000°C,稳定10 s.     

量子阱GaAs太阳电池性能随质子辐照注量的变化

2MeV,1×109～2×1013 cm-2质子辐照量子阱GaAs太阳电池,用I-V特性和光谱响应测试分析辐射效应.研究表明,随辐照注量增大,电池Isc,Voc,Pmax衰降程度增大,相同的注量,Pmax衰降程度最大.当辐照注量大于3×1012 cm-2时,电池Isc衰降程度比Voc的大,当注量小于3×1012 cm-2时,电池Voc衰降程度比Isc的大,与量子阱结构受到损失有关.在整个波长范围,随辐照注量增加,相对光谱响应的衰降变化增大,在900～1000nm波长范围,2×1013 cm-2质子辐照电池使量子阱光谱响应特性消失.