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文檔簡介
1、本文采用光吸收、光熒光、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X-Ray光電子能譜(XPS)測試和TRIM96模擬程序,分別研究了石英玻璃中植入型Ge納米晶的光學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)特征,并對比研究樣品在熱退火和輻照處理后,光學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)上的變化。主要得到以下結(jié)果: 1.室溫下石英玻璃中注入能量為56 keV、注量為1×1017cm-2的Ge+離子,直接形成Ge納米晶。離子注入過程在基體中引入大量缺陷,紫外區(qū)吸收顯著增強(qiáng),
2、但沒有明顯的吸收峰出現(xiàn)。 2.注入態(tài)樣品分別在O2,N2和Ar氣氛中等時退火。O2氣中退火樣品在240nm處出現(xiàn)一個明顯的由GeO缺陷引起的吸收峰,N2氣中退火樣品在418 nm處有一個由Si-N化學(xué)鍵引起的吸收峰,Ar氣中退火樣品沒有觀察到吸收峰出現(xiàn)。各種氣氛下的退火過程中,隨溫度升高,輻照損傷程度減小,吸收邊逐漸藍(lán)移變陡。 3.注入態(tài)樣品在各種氣氛中退火后均觀察到由GeO缺陷引起的兩個較強(qiáng)紫外熒光峰,分別位于294和
3、386nm處,氧氣中退火樣品紫外熒光峰強(qiáng)度最大。退火過程中,靠近表面的Ge元素逐漸向外擴(kuò)散,位于基體內(nèi)部的鍺納米顆粒長大。1000℃退火后大量的Ge元素擴(kuò)散到基體外部。 4.注入態(tài)樣品中Ge元素以Ge0、GeO和GeO2的形式存在;600℃退火后Ge元素以Ge0,GeO和GeO2的形式存在;1000℃退火后, GeO2分解成GeO,GeO是最穩(wěn)定的一種結(jié)構(gòu),但仍然有少量Ge0存在。 5.用能量為60 keV的N+離子輻照
4、注入態(tài)樣品。輻照后樣品吸收邊藍(lán)移變陡,GeO缺陷引起的熒光峰(294nm )出現(xiàn)。輻照后樣品中觀測到顯著的位錯環(huán)。Ge仍然以Ge、GeO和GeO2的形式存在,有少量SiN化合物形成。N+離子輻照后樣品在氬氣中于500℃退火后,出現(xiàn)一個明顯的位于418 nm的吸收峰,550℃退火后最強(qiáng),與N氣中退火結(jié)果相似,是由硅氮化合物(Si3N4或者SiOxNy)引起的。 6.用波長為1.064μm、脈寬約3ns、能量閾值100 mJ/cm2
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