輻照在材料中產生的點缺陷不僅以孤立的點缺陷存在，也可以彼此締合成缺陷簇。缺陷簇的存在不僅影響原子遷移，而且由於缺陷簇中原子活動性高，使簇的形狀不斷改變，嚴重影響材料的性能，進而縮短太陽電池的壽命，威脅太空飛行器的在軌安全。
基本介紹
- 中文名：缺陷簇
- 外文名： defect cluster
- 別名：缺陷締合體
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簡介
定義
缺陷簇又稱缺陷締合體。缺陷在晶體中隨機分布，可能存在兩個或多個缺陷占據相鄰格位，它們可以互相締合，生成缺陷的締合體，即缺陷簇。
性質
缺陷濃度越高，則形成缺陷簇的數量越多。缺陷簇的性質並非是組成它的單個缺陷性質的簡單加和，它是一種新的缺陷。例如，在氟化鎘晶體中，摻入三價稀土釤取代二價金屬鎘的位置，則雜質缺陷釤和空位中氟離子形成中性的缺陷簇。又如氯化鈉晶體在鈉蒸氣中加熱後著褐色，產生的F色心是氯的陰離子空位和電子生成的缺陷簇。
形成
孤立的點缺陷占總缺陷的比值小，大部分的缺陷都是以缺陷團簇的形式存在；孤立的間隙原子與空位相比，間隙原子多於空位，這是由於間隙原子比空位更容易產生。
通過進一步分析還可發現以下規律：1）隨著能量的升高，總缺陷中孤立點缺陷所占百分比逐漸降低，而缺陷簇所占百分比卻明顯升高，說明隨著入射PKA 能量的升高，點缺陷更傾向於締合成為缺陷簇；2）與空位缺陷相比，孤立點缺陷中間隙原子更容易存在，相反地，在缺陷簇中，空位多於間隙原子；3）5、7 和10 keV 條件下，孤立點缺陷所占百分比有下降趨勢，但數值相差不大，這表明隨著能量的增加，孤立點缺陷在總缺陷中是相對穩定的部分，發生變化的是孤立點缺陷之外的其他缺陷。
相關資料
在輻射造成的缺陷中，不僅包括缺陷簇，還包括點缺陷。
點缺陷
輻射產生的缺陷主要為弗蘭克爾缺陷對形式，即空位和間隙原子成對存在。計算不同能量條件下GaAs結構內部缺陷隨時間的演化：1）在碰撞過程中，明顯存在缺陷產生、複合、平衡3 個不同階段。PKA 入射開始後，缺陷數目急劇增多直至達到一個峰值，即出現“離位峰”；而後缺陷開始複合，缺陷數目下降，最後達到一個穩定狀態，缺陷數目在很小的範圍內波動，保持相對的平衡。2）對比不同能量PKA 入射所產生的缺陷隨時間的變化，發現隨著PKA 能量的增加，達到“離位峰”所需的時間就越長，“離位峰”處的缺陷數目增多，最後達到穩定狀態時的缺陷數目也越多。上述模擬結果符合輻射條件下微觀缺陷在材料中演化的一般規律。
缺陷對複合率
當入射PKA 能量在0.1～10 keV 時，複合率隨能量增加逐漸降低，其數值在0.57～0.75 之間變化，可做如下分析：對於入射能量為0.1 keV，由於次級離位原子獲得的能量低，使離位原子離開點陣位置的距離近，當達到穩定狀態時，大多數偏離平衡位置的缺陷又會重新複合，從而複合率大；隨著能量升高，離位原子獲得較大能量且可離開原點陣位置較遠，因而複合率逐漸降低。同時從圖中缺陷複合率的趨勢可以發現，隨著PKA 能量的增加，複合率變化逐漸趨於平緩，這可能與入射PKA 能量的增加促進了體系的熱振動有關。總的來說，當GaAs 材料受到質子輻照時，輻照能量越高，穩定時存在的缺陷對數目就越多，輻射對材料造成的損傷越難以恢復。
