【摘要】：離子輻照作為一種材料表面改性方式,可以使材料表面的物理、化學、電光、機械性能等發(fā)生改變,能有效地優(yōu)化材料表面的各種性能。通過離子輻照技術不僅能夠確保摻雜離子的純度,實現了注入離子的純凈摻雜、實現不同類型的離子注入摻雜,而且離子輻照對所需的溫度適應范圍較廣�；陔x子輻照技術各種優(yōu)異的性能,在材料表面改性方面越來越受到廣泛的應用。本論文利用離子輻照技術,進行了兩部分工作:第一,室溫下,對SiC晶體進行了鉺離子摻雜,在低溫情況下觀察到了鉺離子在1.24μm處的發(fā)光現象,并對該發(fā)光現象給出了合理的解釋;第二,室溫下,對Na:CBN晶體進行了多重能量的He離子注入,制備了厚度約為1μm的Na:CBN平面光波導結構。本文研究的主要工作內容為:(1)用能量為280keV,劑量為5×10~(13)ions/cm~2、1×10~(14)ions/cm~2、5×10~(14)ions/cm~2的Er~(3+)注入到三組6H-SiC晶體表面區(qū)域,進而實現Er~(3+)在SiC晶體材料近表面區(qū)域對6H-SiC晶體的有效摻雜。對摻雜后的上述樣品進行盧瑟福背散射測量和光致發(fā)光光譜測量的分析研究,不同于鉺離子在1.5μm處的光致發(fā)光,低溫條件下,三組樣品中我們均觀測到了鉺離子在1.24μm處的發(fā)光光譜。分析后認為鉺離子在1.24μm處發(fā)光光譜的產生是由于Er~(3+):~4S_(3/2)→~4I_(11/2)的能級躍遷產生的。伴隨著注入劑量的增加,1.24μm處的鉺離子熒光現象呈現出相對增加的趨勢。分析后認為鉺離子注入引起的晶格缺陷使Er~(3+)的~4S_(3/2)→~4I_(11/2)能級躍遷比~4I_(13/2)→~4I_(15/2)能級躍遷更容易發(fā)生,而鉺離子在~4S_(3/2)→~4I_(11/2)能級躍遷正對應于在1.24μm處的Er~(3+)光致發(fā)光。(2)利用多能量氦離子注入Na:CBN晶體中制備了Na:CBN平面光波導結構。室溫下,He離子注入的能量為(450+500+550)keV,注入劑量為(3+3+3)×10~(16)ions/cm~2。利用棱鏡耦合和端面耦合的測量方法,進行分析研究He離子注入Na:CBN晶體的波導特性。實驗過程中,利用SRIM軟件模擬了He離子注入Na:CBN晶體中離子損傷的形成過程;FD-BPM模擬了Na:CBN波導中光的傳播過程,并得到了光強分布特征;顯微拉曼成像對制備的Na:CBN波導結構進行了測量,獲得了離子注入后Na:CBN晶體結構特征信息。在He離子注入Na:CBN晶體材料過程中,我們認為存在一個造成晶格損傷的臨界值,當離子損傷達到臨界值的時候,在n_e偏振方向上可以進行單模模式傳輸。實驗結果得到了能在n_e偏振方向上進行單模傳輸的Na:CBN波導結構。這項研究可以為基于鈮酸鈣鋇鈉晶體集成光學器件的研究提供有用的信息。
【圖文】：

注入機工作原理注入機主要由離子源、質量分析器、束流掃描裝置、靶室構成。離子源有，共同點以氣體放電為基礎而且能夠提供負離子束流。質量分析器依據不離子源的幾種離子按照 m/z（m 為帶電離子的質量，z 為離子的電荷量）大子準確的篩選出來，進而將不需要的雜質離子除去的過程；束流掃描裝置成，包括偏束器和掃描器。由于在管道中離子與空氣原子相互作用而失去中性離子在摻雜過程中不起作用，需要將其出去，就需要用到偏束器。由的離子束流截面積比較小，密度分布不均勻，中間密度比較高，兩側的密過束流器的掃描作用，能夠起到使離子在靶材上均勻的注入，保證了注入室也叫工作室，，內部有固定注入樣品或者器件的架子，也有加熱或冷卻系加熱或者冷卻。根據實驗方案所需的注入條件以及樣品的規(guī)格大小，是選溫離子注入靶室還是高溫、高能量類型的離子注入靶室等，靶室的選取可如圖 2.1 為離子注入機的結構示意圖。

發(fā)生聯(lián)級碰撞，使得晶體性發(fā)生改變，而產生大量的晶格缺陷（體的缺陷類型加速后注入到晶體材料中從而引起晶生空位、間隙原子；線缺陷造成晶格二維結構上以及三維結構上的改變，產從圖中我們可以看出，不管哪種缺陷的折射率。在離子注入過程中，原子素。波導結構能夠對照射進晶體材料處于完整光子晶體禁帶中的光，將沿著至此，通過離子注入方式，改變了晶0-23]。
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN253

【參考文獻】

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本文編號：2649181