一种稀土铥离子注入二氧化钛晶体的制备方法

摘要

一种稀土铥离子注入二氧化钛晶体的制备方法，属于二氧化钛晶体的制备方法。该二氧化钛晶体的制备方法利用离子注入技术在二氧化钛(TiO₂)晶体中注入稀土铥离子，注入后样品在氧氛围中高温退火处理；首先采用40keV-350keV范围内五种不同能量，总剂量为1.25×10¹⁵离子/平方厘米的铥离子注入二氧化钛晶体表面，注入靶室温度为600℃；注入后样品在800℃～1000℃温度范围内进行退火处理；所制备的铥离子注入二氧化钛晶体可以在1420nm-1450nm波段有效实现Tm元素荧光发射。优点：采用多能量及多剂量的铥离子注入TiO₂晶体在较宽深度范围内获得较均匀的铥离子浓度分布，采用600℃高温靶室注入减少了晶格损伤；制备的铥离子注入二氧化钛晶体在800℃高温退火30分钟之后，获得最佳的1420nm-1450nm波段的Tm元素荧光发射。

主权项

一种稀土铥离子注入二氧化钛晶体的制备方法，其特征在于，该二氧化钛晶体的制备方法包括步骤如下：（1）样品处理：样品为二氧化钛单晶，表面光学抛光，尺寸为5mm×5mm，厚度为0.5mm;样品表面先后用去离子水、酒精及丙酮做清洁处理；（2）离子注入：采用多能量的铥离子注入步骤（1）中处理后的二氧化钛晶体抛光面，注入靶室温度为600^°C，注入离子的能量分别为350keV、200keV、150keV、80keV及40keV，根据能量由高到低的原则依次注入，对应的注入离子剂量依次为6.67×10¹⁴离子/平方厘米、1.44×10¹⁴离子/平方厘米、1.94×10¹⁴离子/平方厘米、1.44×10¹⁴离子/平方厘米及1.03×10¹⁴离子/平方厘米；（3）退火处理：将步骤（2）中注入后的二氧化钛晶体样品分别在管式炉氧氛围中高温退火，温度范围800^°C~1000^°C，退火温度阶梯为20^°C，每一退火温度阶梯下的退火时间均为30分钟。