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作者：侯东超山东大学

学位级别：硕士

在信息科技繁荣发展的背景下，光通讯技术近几年来得到了迅猛发展。光波导就是折射率高的区域由折射率低的区域包裹的结构。它可以把光限制在较小的区域内传播以提高光密度，从而更好的利用非线性晶体的非线性性质或者降低激光材料的泵... 详细信息

在信息科技繁荣发展的背景下，光通讯技术近几年来得到了迅猛发展。光波导就是折射率高的区域由折射率低的区域包裹的结构。它可以把光限制在较小的区域内传播以提高光密度，从而更好的利用非线性晶体的非线性性质或者降低激光材料的泵浦阈值。光波导是集成光学的基本单元，同时也是全光网络传输的基础，以其独特的性能、高集成化以及规模生产的低成本，在各种光器件的制造中起着重要的作用。离子注入技术是一种制备光波导的有效手段，它具有注入剂量和形成波导厚度可精确控制、对形成光波导的材料和方向性限制较少以及对形成波导的温度要求较低等优点。迄今为止，人们已经利用离子注入技术在包括电光晶体、玻璃、半导体以及有机化合物在内的大量光学材料上形成了光波导结构。铌酸锂(LiNbO)晶体是一种集电光、声光、光弹、非线性、光折变和激光活性等效应于一体的性质优良的光学晶体，是至今为止人们所发现的光学性能最多和综合指标最好的晶体之一，在表面滤波器、光通信调制器、电光开关、声光器件、传感器和高密度信息存储等方面有着广泛的应用。铌酸锂晶体己经成为重要的光波导衬底材料，是应用于光电子领域最基本和最重要的功能材料。铌酸锂具有突出的电光特性和较大的线性电光系数，使得铌酸锂光波导在集成光学器件中的光信号调制器，电光开关等方面有重要的应用。利用轻离子如He、H注入LiNbO制备光波导在国际上已多有报道。对于轻离子注入，一般认为在离子注入过程中，注入离子与靶中的电子和晶格原子发生碰撞等相互作用，能量逐渐降低，在其射程末端与晶格原子的作用变强，对晶格结构会造成一定程度的破环，从而在晶体内距离表面微米量级的位置形成一个损伤层，损伤层内的晶格部分非晶化，晶格密度降低，最终导致损伤层内的折射率降低，形成光位垒。位垒层和材料表面的空气层把光限制在它们所包裹的薄层中传播，形成波导。离子注入在波导区引起的晶格损伤会影响铌酸锂的电光特性等物理性质。研究不同注入条件引起的铌酸锂电光特性的改变，对于离子注入制备铌酸锂光波导在波导电光调制器和电光开关等方面的应用具有重要的指导意义。一直以来，对于离子注入光波导，人们通常利用测量得到的波导导模的有效折射率重构波导的折射率分布，对于波导区其他物理性质也大都是通过测量波导区的总体表现来表征，并不了解波导区内物理性质发生变化的细节。波导区的物理和光学性质之所以发生改变，是因离子注入过程使得晶体的晶格结构遭到破环，导致一定程度的晶格损伤造成的。因此，研究不同注入条件在晶体中造成的晶格损伤分布，对于我们优化波导的制备条件以及研究波导中物理性质包括折射率的改变是非常有意义的。本论文主要包括两个方面的工作：(1)利用500keV的H和He离子注入铌酸锂晶体形成平面光波导。基于测量结果，分析了波导的模式结构及退火行为，并着重研究了不同的注入条件下波导的电光系数γ的改变;(2)利用不同能量的He离子注入铌酸锂形成光波导，研究了波导的模式及退火行为，利用卢瑟福背散射／沟道技术及一个退沟道计算的模型研究了注入引起的铌酸锂晶格损伤的分布及退火行为，并与SRIM模拟的结果进行了比较。论文的主要结果如下：铌酸锂具有优良的电光特性和较大电光系数。我们研究了铌酸锂波导最常用的电光系数也是铌酸锂最大的电光系数分量γ随不同条件的离子注入发生的改变。我们利用500keV的H离子注入铌酸锂，剂量为8×10 ions／cm和1×10ions／cm，利用退火处理恢复了铌酸锂的晶格结构，并最终形成了异常光折射率增加型的光波导，我们研究了波导模式的退火行为。利用500keV的He离子注入铌酸锂，剂量为2×10，3×10，4×10，5×10ion/cm，注入形成良好的异常光折射率增加型的单模波导。我们发现波导的有效折射率并不随注入剂量的增加而沿同一趋势改变。利用姜毅提出的关于铌酸锂折射率改变与晶格损伤程度的关系模型，我们分析了上种现象的成因。利用一种基于棱镜耦合技术的平面光波导电光系数的测量方法一波导法，我们测量了H、He注入铌酸锂形成的波导的电光系数γ，研究了电光系数的改变与注入条件的关系。结果显示，H离子注入铌酸锂光波导的电光系数γ基本和未注铌酸锂相等;He离子注入铌酸锂光波导的电光系数γ相比于未注前大约降低了30％。利用能量为300keV，400keV，480keV，剂量为2×10，3×10 ions／cm的He离子注入铌酸锂，形成了异常光折射率增加型的单模波导，利用退火处理改善了波导的传输性能，研究了波导导模的退火行为。利用卢瑟福背散射／沟道技术，我们测量了退火处理前后波导的背散射沟道谱，并与铌酸锂的随机谱和未注铌酸锂的沟道谱做了比较，研究了沟道谱随注入条件的改变及其退火行为。利用一个退沟道计算的模型，我们根据得到的波导的沟道谱计算了He离子注入铌酸锂引起的晶格损伤分布。结果显示，晶格损伤随深度逐渐增加，并在表面下某一深度处达到最大。随着注入能量的升高，注入在波导区引起的晶格损伤逐渐降低。

关键词：离子注入铌酸锂电光系数晶格损伤

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沟道效应和晶格损伤分布

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核技术 1979年第3期 30-36页

作者：金汉生上海原子核研究所沟道效应组上海冶金研究所

本工作介绍了利用沟道效应来测定晶格损伤分布的方法。在获取晶格损伤分布的过程中,对随机入射和定向入射的情况采用了不同的能量深度转换关系,由此对背散射截面作能量校正,并根据单次散射的退道机制来求得随机因子。用上述方法获得了50... 详细信息

本工作介绍了利用沟道效应来测定晶格损伤分布的方法。在获取晶格损伤分布的过程中,对随机入射和定向入射的情况采用了不同的能量深度转换关系,由此对背散射截面作能量校正,并根据单次散射的退道机制来求得随机因子。用上述方法获得了50keV氖离子在硅单晶中产生的损伤分布,其分布峰值处深度与氖离子在硅中投影射程的比值和理论判断值也符合得很好。

关键词：晶格损伤损伤分布硅单晶单次散射沟道效应背散射截面

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Al_（0．3）Ga_（0．7）As／GaAs超晶格在高能高温注入下的晶格损伤

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烟台师范学院学报（自然科学版） 1994年第1期10卷 37-41页

作者：李岱青任廷琦宫宝安万亚朱沛然徐天冰烟台师范学院物理系烟台师范学院化学系中科院物理所

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了ＩＭｅＶＳｉ￣＋衬底加温注入Ａｌ_（０．３）Ｇａ_（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格和作为比较的ＧａＡｓ晶体后晶格的损伤积累与注入剂量的关系。实验结果表明，在注入剂量比较小的情况下，两种晶体都... 详细信息

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了ＩＭｅＶＳｉ￣＋衬底加温注入Ａｌ_（０．３）Ｇａ_（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格和作为比较的ＧａＡｓ晶体后晶格的损伤积累与注入剂量的关系。实验结果表明，在注入剂量比较小的情况下，两种晶体都只有很轻微的损伤；动态退火过程的存在抑制了晶格损伤的积累。但在较高的注入剂量下，在几乎无损伤的表面下两种晶体中都形成了损伤埋层，且ＧａＡｓ中损伤峰处的损伤程度和损伤峰的宽度都大于Ａｌ_（０．３）Ｇａ_（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格中的情形，根据级联碰撞理论分析了晶体中的损伤积累过程，并从化学键相对强度差异的角度定性地解释了ＧａＡｓ和Ａｌ_（０．３）Ｇａ_（０．７）Ａｓ／ＧａＡｓ超晶格实验结果的不同。

关键词：超晶格离子注入晶格损伤

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350keV　Yb~＋注入Si（100）的射程分布和晶格损伤研究

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鲁东大学学报（自然科学版） 1994年第4期21卷 277-281页

作者：李岱青任廷琦万亚宫宝安徐天冰烟台师范学院烟台大学应用化学系中科院物理所

用３５０ｋｅＶＹｂ~＋在室温下注入了单晶硅，并用卢瑟福背散射／沟道技术测量了注入离子在硅中的射程分布谱和晶格损伤谱。用表面能量近似和平均能量近似从背散射谱上计算了射程深度和射程分布的标准偏差。实验和计算结果表明，大部... 详细信息

用３５０ｋｅＶＹｂ~＋在室温下注入了单晶硅，并用卢瑟福背散射／沟道技术测量了注入离子在硅中的射程分布谱和晶格损伤谱。用表面能量近似和平均能量近似从背散射谱上计算了射程深度和射程分布的标准偏差。实验和计算结果表明，大部分注入离子都处于非替位位置。表面能量近似方法已能给出相当理想的计算精度，它与更精确的平均能量近似所得出的结果相差甚微。晶体与非晶体界面附近的损伤并由Ｙｂ~＋直接产生，它是一种次级级联碰撞效应。

关键词： Yb^+注入射程晶格损伤背散射/沟道谱

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高能硅离子注入GaAs的晶格损伤研究

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烟台师范学院学报（自然科学版） 1994年第2期10卷 116-120页

作者：万亚李岱青朱沛然徐天冰烟台师范学院烟台师范学院化学系烟台师范学院物理系中科院物理所

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了１ＭｅＶＳｉ￣＋在３５０℃高温和室温下以不同剂量注入ＧａＡｓ后的晶格损伤。在衬底加温注入下，观察到ＣａＡｓ中存在一个动态退火速率与缺陷产生速率相互平衡的剂量范围以及两种速率失去平衡时的临... 详细信息

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了１ＭｅＶＳｉ￣＋在３５０℃高温和室温下以不同剂量注入ＧａＡｓ后的晶格损伤。在衬底加温注入下，观察到ＣａＡｓ中存在一个动态退火速率与缺陷产生速率相互平衡的剂量范围以及两种速率失去平衡时的临界剂量。用级联碰撞理论分析了所观察到的实验结果。

关键词：离子注入晶格损伤硅砷化镓

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MeV级Si^＋高温注入GaAs的晶格损伤积累与注入剂量的关系

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核技术 1995年第6期18卷 348-351页

作者：李岱青万亚任廷琦朱沛然徐天冰烟台师范学院中国科学院物理研究所

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了１ＭｅＶＳｉ＋加温注入ＧａＡｓ所造成的晶格损伤积累与注入剂量的关系．观察到三个不同的损伤剂量区：在５×１０１４─２×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２的低剂量区内，晶格损伤轻微并且几乎与注入剂量无... 详细信息

用卢瑟福背散射／沟道技术研究了１ＭｅＶＳｉ＋加温注入ＧａＡｓ所造成的晶格损伤积累与注入剂量的关系．观察到三个不同的损伤剂量区：在５×１０１４─２×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２的低剂量区内，晶格损伤轻微并且几乎与注入剂量无关；在２×１０１５─１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２的中等剂量区域内，在几乎无损伤的表面区域以下形成损伤埋层，晶格损伤积累随注入剂量的增加而迅速增加；在高于１×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２的高剂量区域内，晶格损伤积累随注入剂量的增加而缓慢增加．从级联碰撞和空位扩散迁移的角度分析了相关的物理过程．

关键词：砷化镓硅离子离子注入晶格损伤注入剂量

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高能磷离子注入硅晶格的损伤初探

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核技术 1995年第9期18卷 522-526页

作者：吴瑜光张通和孙贵如北京师范大学低能核物理研究所北京有色金属研究总院

对高能磷离子注入硅、低剂量迭加注入硅，高能低能双注入硅中引起的晶格损伤、二次缺陷形成及退火效应进行了初步探讨。

关键词：高能离子注入晶格损伤二次缺陷硅晶体磷

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离子注入Al_xGa_（1－x）As／GaAs和GaAs中的晶格损伤与相对化学

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Chinese Journal of Chemical Physics 1995年第1期8卷 28-34页

作者：官宝安李代青任廷琦万亚刘明烟台大学应用化学系烟台师范学院物理系烟台大学电子系

用卢瑟福背散射／沟道（ＲＢＳ／Ｃ）技术研究了１ＭｅＶＳｉ＋注入超晶格Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／ＧａＡｓ和晶体ＧａＡｓ中引起的晶格损伤．结果表明，在５×１０１４－５×１０１６离子／ｃｍ２注入剂量范围内，Ａｌ０．３Ｇａ０... 详细信息

用卢瑟福背散射／沟道（ＲＢＳ／Ｃ）技术研究了１ＭｅＶＳｉ＋注入超晶格Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／ＧａＡｓ和晶体ＧａＡｓ中引起的晶格损伤．结果表明，在５×１０１４－５×１０１６离子／ｃｍ２注入剂量范围内，Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ／ＧａＡｓ中的损伤程度总小于ＧａＡｓ中对应条件下的结果，但这种差异随注入剂量和衬底温度的提高而减小．室温注入造成的晶格损伤程度均较衬底加温３５０℃注入造成的结果更为严重．基于对模拟ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ／ＧａＡｓ和ＧａＡｓ的一组原子簇的分子轨道计算，用相对化学键强度为ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ／ＧａＡｓ和ＧａＡｓ中这种辐照损伤的程度和空间分布，提供了一种新的理解．

关键词：晶格损伤砷镓原子簇分子轨道离子注入

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n型单晶硅太阳电池中硼离子注入发射极特性研究

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太阳能学报 2019年第6期40卷 1583-1588页

作者：祝方舟卞剑涛刘正新中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中国科学院大学北京100049

离子注入以其掺杂均匀可控、便于图形化掺杂及简化太阳电池生产工艺的特点在光伏界引起广泛的关注,但同时也存在着注入缺陷难以消除的缺点。该文通过对硼注入发射极退火特性进行研究,发现样品的J0e(发射极饱和电流)、少子寿命teff、ImpV... 详细信息

离子注入以其掺杂均匀可控、便于图形化掺杂及简化太阳电池生产工艺的特点在光伏界引起广泛的关注,但同时也存在着注入缺陷难以消除的缺点。该文通过对硼注入发射极退火特性进行研究,发现样品的J0e(发射极饱和电流)、少子寿命teff、ImpVoc(理论开路电压)均随退火温度的升高得到显著改善。为进一步研究其机理,采用椭圆偏振光光谱对晶格损伤进行表征,并借助TCAD软件模拟分析注入后热处理所产生的硼硅团簇(BIC)等缺陷状态,从损伤修复和杂质激活两方面对硼(B)注入发射极J0e随退火温度变化的机制做出解释。

关键词：太阳电池离子注入发射极缺陷晶格损伤

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磷灰石中α粒子核径迹退火机制的探讨

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核技术 2011年第12期34卷 889-892页

作者：杨铜锁王团部杨维平西京学院基础部西安710123 陕西师范大学化学与材料科学学院西安710062

用热分析法探测固体核径迹,并在磷灰石中成功测量核径迹数,这种探测方法有广泛的应用价值。本文在实验基础上对α粒子核径迹退火机制作了探讨,提出势阱谱函数的正态分布可能是影响退火热曲线形状的主要因数,并用这种观点对观察到的热分... 详细信息

用热分析法探测固体核径迹,并在磷灰石中成功测量核径迹数,这种探测方法有广泛的应用价值。本文在实验基础上对α粒子核径迹退火机制作了探讨,提出势阱谱函数的正态分布可能是影响退火热曲线形状的主要因数,并用这种观点对观察到的热分析现象作了解释。

关键词：晶格损伤势阱分布退火机制固体核径迹探测器

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