【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(xué)、電光、機(jī)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(shù)不僅能夠確保摻雜離子的純度,實(shí)現(xiàn)了注入離子的純凈摻雜、實(shí)現(xiàn)不同類型的離子注入摻雜,而且離子輻照對(duì)所需的溫度適應(yīng)范圍較廣�；陔x子輻照技術(shù)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(yīng)用。本論文利用離子輻照技術(shù),進(jìn)行了兩部分工作:第一,室溫下,對(duì)SiC晶體進(jìn)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(xiàn)象,并對(duì)該發(fā)光現(xiàn)象給出了合理的解釋;第二,室溫下,對(duì)Na:CBN晶體進(jìn)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(dǎo)結(jié)構(gòu)。本文研究的主要工作內(nèi)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)Er~(3+)在SiC晶體材料近表面區(qū)域?qū)?H-SiC晶體的有效摻雜。對(duì)摻雜后的上述樣品進(jìn)行盧瑟福背散射測(cè)量和光致發(fā)光光譜測(cè)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(cè)到了鉺離子在1.24μm處的發(fā)光光譜。分析后認(rèn)為鉺離子在1.24μm處發(fā)光光譜的產(chǎn)生是由于Er~(3+):~4S_(3/2)→~4I_(11/2)的能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。伴隨著注入劑量的增加,1.24μm處的鉺離子熒光現(xiàn)象呈現(xiàn)出相對(duì)增加的趨勢(shì)。分析后認(rèn)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(jí)躍遷比~4I_(13/2)→~4I_(15/2)能級(jí)躍遷更容易發(fā)生,而鉺離子在~4S_(3/2)→~4I_(11/2)能級(jí)躍遷正對(duì)應(yīng)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(dǎo)結(jié)構(gòu)。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(cè)量方法,進(jìn)行分析研究He離子注入Na:CBN晶體的波導(dǎo)特性。實(shí)驗(yàn)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(dǎo)中光的傳播過程,并得到了光強(qiáng)分布特征;顯微拉曼成像對(duì)制備的Na:CBN波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量,獲得了離子注入后Na:CBN晶體結(jié)構(gòu)特征信息。在He離子注入Na:CBN晶體材料過程中,我們認(rèn)為存在一個(gè)造成晶格損傷的臨界值,當(dāng)離子損傷達(dá)到臨界值的時(shí)候,在n_e偏振方向上可以進(jìn)行單模模式傳輸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了能在n_e偏振方向上進(jìn)行單模傳輸?shù)腘a:CBN波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)研究可以為基于鈮酸鈣鋇鈉晶體集成光學(xué)器件的研究提供有用的信息。
【圖文】：

注入機(jī)工作原理注入機(jī)主要由離子源、質(zhì)量分析器、束流掃描裝置、靶室構(gòu)成。離子源有，共同點(diǎn)以氣體放電為基礎(chǔ)而且能夠提供負(fù)離子束流。質(zhì)量分析器依據(jù)不離子源的幾種離子按照 m/z（m 為帶電離子的質(zhì)量，z 為離子的電荷量）大子準(zhǔn)確的篩選出來，進(jìn)而將不需要的雜質(zhì)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(cè)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(nèi)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(jù)實(shí)驗(yàn)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(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

發(fā)生聯(lián)級(jí)碰撞，使得晶體性發(fā)生改變，而產(chǎn)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(jié)構(gòu)上以及三維結(jié)構(gòu)上的改變，產(chǎn)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(dǎo)結(jié)構(gòu)能夠?qū)φ丈溥M(jìn)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(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN253

【參考文獻(xiàn)】

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1 賀玖明;羅志剛;唐飛;陳一;龔濤;何菁菁;張瑞萍;王曉浩;再帕爾·阿不力孜;;新型空氣動(dòng)力輔助離子源與不同類型質(zhì)量分析器的快速接口技術(shù)[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

2 郝燕玲;王瑞;;鉺離子濃度對(duì)摻鉺光纖光源性能影響研究[J];光電工程;2010年07期

3 賴華清;徐麗超;;離子注入技術(shù)及其在模具制造中的應(yīng)用[J];熱加工工藝;2007年05期

4 葛炳輝;王蓉;李方華;;Ca_(0·28)Ba_(0·72)Nb_2O_6晶體結(jié)構(gòu)的高分辨電子顯微學(xué)研究[J];電子顯微學(xué)報(bào);2006年S1期

5 田修波,楊士勤;等離子體浸沒離子注入技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械工人(熱加工);2004年09期

6 馬樹坤，程萬君，苑立波;光波導(dǎo)理論中的若干基本問題[J];黑龍江大學(xué)(自然科學(xué)學(xué)報(bào));1995年04期

7 鄭思孝 ,黃寧康 ,汪得志;SC—50型金屬工藝用離子注入機(jī)的離子源、加速管及靶室[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1985年04期

8 金恩培,萬立德,鄒立勛,李淳飛;光波導(dǎo)光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)及多穩(wěn)態(tài)裝置[J];激光;1982年05期

9 張永恩,孟爾熹,韓景明,張建華;離子注入機(jī)高壓上的電器的光控調(diào)節(jié)[J];山東大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1980年01期

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1 陳昌東;介電晶體中非線性Cerenkov輻射的產(chǎn)生與調(diào)制[D];南京大學(xué);2013年

2 高文蘭;馳豫鐵電鈮酸鈣鋇系列晶體生長(zhǎng)與性能研究[D];山東大學(xué);2010年

3 常德遠(yuǎn);高濃度摻鉺光纖的研制[D];北京交通大學(xué);2008年

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1 馬云峰;光學(xué)浮區(qū)法生長(zhǎng)Ca_xBa_(1-x)Nb_2O_6晶體及其性能研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

2 畢文婕;鎢青銅結(jié)構(gòu)晶體Ca_（0.28）Ba_（0.72）Nb_2O_6結(jié)構(gòu)與物性機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2008年

3 宋琦;Yb：Er共摻Al_2O_3光波導(dǎo)放大器制備工藝及非均勻摻鉺光波導(dǎo)理論設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2005年

4 張婷婷;Mev重離子注入LiNbO_3和KTP波導(dǎo)的制備和研究[D];山東大學(xué);2005年

5 吳建軍;摻雜SBN晶體在光信息處理中的應(yīng)用研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

6 王彬;摻雜SBN晶體的光折變波耦合特性研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

本文編號(hào)：2649181