钴离子注入单晶氧化锌的磁光特性研究-物理学 粒子与原子核物理专业论文.docxVIP

兰州大学硕：t毕业论文摘要离子注入技术是近些年来蓬勃发展和广泛应用的一种高新技术，注入可以引起材料结构的改变以及原子环境和电子组态的扰动，由此导致材料的各种物理、化学、或机械性能的变化。同时氧化锌是一种直接宽带隙半导体材料，具有多种用途，可广泛地应用于太阳能电池、压电薄膜、光电器件、气敏器件和紫外探测器等方面，其特性可通过适当的掺杂来调剂。本文采用离子注入法制备了钴离子注入氧化锌晶体的样品，注入能量为80keV，注入剂量分别为lxl014ions．cIIl～，5x1015ions．cm～，lxl016ions．cnl-295x1016ions．cm～，lxl017ions．cm-2。对于注入后的样品用X射线衍射(XRD)、卢瑟福离子背散射分析(RBS)、光致发光谱(PL)、振动样品磁强计(VSM)对它们的结构、光学性质以及磁学性质进行了研究。得到以下结论：(1)XRD测试表明注入后的样品出现了Co(100)的特征峰，注入样品退火后出现了Zno．99C02．0104的特征峰。(2)氧化锌晶体的光致发光谱中出现了一个弱的375nm的紫外峰和一个以510nm为中心的宽的绿光带。Co离子注入后，氧化锌晶体的紫外发射峰消失。对注入样品在氮气保护下进行退火，退火温度为700℃，退火时间为10分钟，从光致发光谱中观察到了406nm和370nm的紫光发射峰。对比了钴，铜离子分别注入氧化锌晶体后的光致发光谱，发现二者的光致发光谱几乎一致。同时研究了注入剂量对样品发光性质的影响。发现随注入剂量的增加绿色发光中心发生偏移，分析认为注入后氧化锌晶体的禁带宽度发生改变对样品的绿光发射产生了影响。．(3)VSM测量表明所有样品在退火前后都具有室温铁磁性，其饱和磁化强度约为10‘3emu量级，矫顽力约为960e，磁性可能来源于样品内部钻原子间的双交换作用。关键词：离子注入；钴；氧化锌；XRD；RBS：光致发光；VSM兰州大学硕士毕业论文ABSTRACTIonimplantationisausefultechnologyanditisboomdevelopmentandwidelyapplicationinrecentyears．Theimplantationmaycausechangesinthematerialstructureandthedisturbanceofatomsandtheelectronicconfiguration,whichledtolotsofchangesinphysical，chemical，mechanicalproperties．ZnOisawidebandgapsemiconductormaterialswithavarietyofpotentialapplications．Itcallbewidelyusedinsolarcells，piezoelectricfilm，optoelectronicdevices，gas-sensingdevicesandultravioletdetectorsetc．Thepropertymaybechangedbytheappropriatedopant．Inthispaper,wepreparedthesampleofCo-implantedsinglecrystalZnObytheionimplantationmethod．Theenergyofimplantationis80keVandtheiondoseislxlOl4ions．Cln2)5x1015ions．cm2,lxl016ions．cm-2,Sxlomions．cm-2,1x1017ions．cm-2separately．X-raydi缶积妇p∞)’RutherfordBackscatteringSpeetrometry(RBS)，Photoluminescence(PL)，Vibratingsamplemagnetometer(VSM)weretakentostudythestructural，opticalandmagneticpropertiesofthesesamples．Thefollowingisthe’resultsthatwehavedone．(1)TheresultsfromXRDshowthatthesamplewhichwasimplantedhaveacharacteristicpeakofCo(100)，andwefoundapeakofZn0．剑,cozo,04whenthesampleWasannealed．(2)ThephotoluminescenceofZnOcrystalandthesampleswhichwereimplantedwerestudied．Wecallfoundawe