《光致光輻射探測材料陷阱分布及控制技術研究》是依託電子科技大學,由向霞擔任醒目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：光致光輻射探測材料陷阱分布及控制技術研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：向霞
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一種新型輻射探測技術，光致光具有傳統熱釋光技術無法比擬的優點，α-Al2O3:C晶體是一種良好的光致光材料，但淺陷阱的存在限制了測量精度和溫度適用範圍，如何控制淺陷阱成為提高其性能的關鍵。本項目擬利用基於密度泛函理論的第一性原理和VASP程式，研究α-Al2O3:C及摻雜和輻照後體系的電子結構、陷阱能級分布和發光性能，揭示各因素對陷阱形成機制的影響，得到淺陷阱缺陷控制的理論方案，為實驗研究提供依據。參考理論結果，選擇合適的摻雜元素並結合電子束、γ射線輻照製備改性的Al2O3:C晶體，引入不同類型點缺陷，改變陷阱能級分布，表征其微觀結構、陷阱分布和（時間分辨）光致光特性。研究陷阱能級分布與發光特性之間的物理規律，獲得淺陷阱控制方法和最佳化摻雜的晶體樣品，並以此開展劑量監測實驗，驗證和改進淺陷阱控制方法，獲得淺陷阱控制方法和工藝方案，為工程套用提供參考。
結題摘要
α-Al2O3:C晶體是一種良好的光致光材料，但淺陷阱的存在限制了測量精度和溫度適用範圍，如何控制淺陷阱成為提高其性能的關鍵。本項目採用了基於密度泛函理論的第一性原理和VASP程式，研究了中性C、B、P、S幾種元素摻雜以及帶電荷摻雜的α-Al2O3的態密度、電子結構、能帶結構，C摻雜理想態和本徵缺陷態（包括空位、間隙原子以及弗倫克爾對）α-Al2O3的空間幾何結構、缺陷形成能和電子結構。採用了從頭算分子動力學模擬研究了低能輻照條件下α-Al2O3的移位閾能、缺陷和分布情況。採用聚丙烯醯胺聚合凝膠法製備了不同含量C摻雜以及Zn、Ti、Fe、Ni金屬元素與C共摻雜α-Al2O3材料，研究其微觀結構和形貌以及發光特性。研究了He、Zn、Ti、Fe、Ni離子束輻照和電子束輻照對α-Al2O3:C晶體發光特性的影響。結果表明，C摻雜含量控制在1%以下，以及採用合適的金屬元素，如Zn、Ti與C共摻雜能改善α-Al2O3的光致光特性。
