蓝宝石晶体表面的变化

蓝宝石晶体表面的变化

在晶体表面临近层中出现 Al3+:[O2-]6型点和群缺陷. 位错密度上升和产生位错环. 在表面临近层的电子结构中缺陷形成的独特特征由照射的类型和能量决定. 晶体表面的照射损伤影响原子扩散的动力学和其他过程. 

表面浮凸. 用 10keV Ar 离子以 1020 cm-2 剂量和 70º 的入射角在室温下对蓝宝石晶体轰击导致表面临近层~40 μm 的移除. 用一般入射离子对磨光的晶体表面照射, 表面粗糙度 Rz 从 0.85 降·低到 0.65 μm. 对于表面移除 6-μm 的抛光晶体表面, 粗糙度从 Rz = 0.03-0.04 μm 降·低到 Rz = 0.01-0.02 μm[1]. 在离子倾斜入射时, 表面粗糙度由于微结构的形成而上升. 

轰击离子能量的增加(Kr, 40 keV, 超过 1015cm-2 的剂量)产生晶格放射损伤. 移动 Al 和 O 原子的比约为 1:3[2]. 

无定形蓝宝石表面在约 3•1023 keV/cm3(~44kJ/mm2)的富集能量照射下形成, 例如, 在 Y 离子照射下(300 keV, 5.8•1017 cm-2 的剂量)[3]. 由 Zr 和 Zn 离子照射下无定形层形成的阀值是同一数量级. 该无定形层深度可达 40-100 nm. 与资料一致[4], 对应于蓝宝石无定形层形成开始的饱和剂量为 1014 个离子/cm2(85Kr, 10keV)(对于锆和金刚石这种剂量分别为 3•1013个离子/cm2和 3•1014个离子/cm2). 无定形层的深度决定了载荷<50 g 下的显微硬度值. 尽管离子掺入的深度zhi关重要(达 1000Å), 但是晶格变形可以通过在氧气氛围 870-1,870K 中退火部分消·除.

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