材料表征手段之一：正電子湮沒的應(yīng)用技術(shù)

1、材料表征手段之一：正電子 湮沒的應(yīng)用技術(shù) 材料中的雜質(zhì)和缺陷能級 主要影響（光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)） 原因：周期性勢場受到破壞、在禁帶中進(jìn)入新 的能級 雜質(zhì)分類： 缺陷分類：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷 占據(jù)位置：間隙式、替代式 導(dǎo)電性質(zhì)：施主、受主 點(diǎn)缺陷 弗侖克爾缺陷：弗侖克爾缺陷：一定溫度下，格點(diǎn)原子在平衡位置附近振動， 其中某些原子能夠獲得較大的熱運(yùn)動能量，克服周圍原子化學(xué) 鍵束縛而擠入晶體原子間的空隙位置，形成間隙原子，原先所 處的位置相應(yīng)成為空位。這種間隙原子和空位成對出現(xiàn)的缺陷 稱為弗侖克爾缺陷。 肖特基缺陷：肖特基缺陷：由于原子擠入間隙位置需要較大的能量，所以常 常是表面附近的原子A和B依

2、靠熱運(yùn)動能量運(yùn)動到外面新的一層 格點(diǎn)位置上，而A和B處的空位由晶體內(nèi)部原子逐次填充，從而 在晶體內(nèi)部形成空位，而表面則產(chǎn)生新原子層，結(jié)果是晶體內(nèi) 部產(chǎn)生空位但沒有間隙原子，這種缺陷稱為肖特基缺陷。 肖特基缺陷和弗侖克爾缺陷統(tǒng)稱點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷。 雖然這兩種點(diǎn)缺陷同時(shí)存在，但由于在Si、Ge中形成間隙 原子一般需要較大的能量，所以肖特基缺陷存在的可能性 遠(yuǎn)比弗侖克爾缺陷大，因此Si、Ge中主要的點(diǎn)缺陷是空位 (a) 弗侖克爾缺陷 (b) 肖特基缺陷 圖1.11 點(diǎn)缺陷 內(nèi) 容 提 要： 一: 正電子湮沒譜技術(shù) 二: 研究結(jié)果 壽命譜技術(shù) 慢正電子湮沒技術(shù) 多普勒展寬技術(shù) 一:正電子湮沒譜學(xué) e+ +

3、 e- n n=1, 2, 3 正電子壽命譜： 實(shí)空間電子密度分 布信息 角關(guān)聯(lián)和多普勒展 寬譜： 電子動量分布信息 壽命譜技術(shù) NIM插件 探頭 延遲箱 在線數(shù)據(jù)獲取計(jì)算機(jī) 壽命譜裝置 Si壽命譜 原理 e+ 511 keV e 22Na正電子源 樣品 511 keV HpGe LN2 AM P M CA ADC 穩(wěn)譜 M emory 裝置框圖 0 S A S A 0 W A W A 多普勒展寬的表征：線性參數(shù) 慢束裝置 屏蔽室 線圈 靶室 插板閥 符合多普勒展寬測量 相對能量分辨提高了近40% 峰底比提高了2-3個(gè)數(shù)量級 峰底比提高到 105 符合多普勒譜三維圖示不同多普勒測量譜的的比較 高純鍺高純鍺樣品 高壓源放大器采集卡 采集界面 二：正電子湮沒技術(shù)在材料中的應(yīng)用 退火環(huán)境對ZnO薄膜中缺陷的影響 SLnoael SLair950 SLoxy850 SLoxy1000， SL = fbSb + fdSd , fd+fb= 1, SdSb fdnoael fdair950 fdoxy850fdoxy1000，fdnoael、fdair950、fdoxy850、 fdoxy1000分別表示在沒有退火樣品、空氣中950oC退火、 氧氣中850oC退火