离子注入/辐照引起Al_2O_3单晶的改性研究

600 K温度下用110 keV的He+,Ne+,Ar+离子注入及320 K温度下用230 MeV的208Pb27+辐照Al2O3单晶样品,研究了离子注入和辐照对Al2O3单晶样品结构和光学特性的影响。从测得的光致发光谱可以清楚地看到,所有样品在波长为375,413和450 nm处出现了强的发光峰,且所有5×1016ion/cm2注入样品的发光峰均最强。经过高能Pb辐照后的样品,在390 nm处出现了新的发光峰。透射电镜分析发现在注入氖样品100 nm入射深度以内形成了高浓度的小空洞(1—2 nm),在Ne沉积区域有少量大空洞形成。傅立叶变换红外光谱分析发现,波数在460—510 cm-1间的振动吸收带经过离子辐照后展宽,随着辐照量的增大,该振动吸收强度显著减弱。1 000—1 300 cm-1对应Al-O-Al桥氧伸缩振动模式的吸收带,辐照后向高波数方向移动。对离子注入和辐照对Al2O3单晶样品结构损伤机理进行了初步探讨。