中国空间科学技术

›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (4): 75-83.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0065

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透明导电氧化物薄膜的抗伽马辐照性能研究

 欧阳琪, 王文文*, 郝维昌   

  1. 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京100191
  • 收稿日期:2016-12-29 修回日期:2017-02-19 出版日期:2017-08-25 发布日期:2017-06-29
  • 作者简介:欧阳琪(1992-),男，硕士研究生，ooyyqqbh@163.com，研究方向为透明导电氧化物薄膜的抗辐照性能 *通讯作者：王文文（1980-）,女，副教授，08569@buaa.edu.cn，研究方向为透明导电氧化物薄膜的设计、制备及在太阳能电池、红外隐身和光催化领域的应用
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(50902006);  航空科学基金(2012ZF51006)

Researchongammaraysirradiationresistancepropertiesoftransparentconductiveoxidethinfilms

 OUYANG Qi , WANG  Wen-Wen*, HAO  Wei-Chang   

  1. SchoolofPhysicsandNuclearEnergyEngineering,BeihangUniversity，Beijing100191, China
  • Received:2016-12-29 Revised:2017-02-19 Published:2017-08-25 Online:2017-06-29

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摘要： 利用射频磁控溅射法制备出具有良好光电性能的In2O3:  W（IWO）薄膜，与购置的In2O3:  Sn（ITO）薄膜一起，在伽马射线地面加速模拟试验设备中进行辐照试验。对辐照前后两种薄膜样品的微观结构、表面形貌、光电性能和元素价态进行对比分析，并用正电子湮没方法研究辐照前后的缺陷情况。结果表明，伽马射线辐照可引起ITO及IWO薄膜样品中氧空位缺陷的少量增加，且缺陷主要产生于薄膜表层及薄膜与基底界面结合处。高能伽马光子作用于透明导电氧化物薄膜，主要通过破坏其内部结合能较低的化学键，并实现薄膜系统中元素之间的选择性重组。ITO与IWO具有良好的抗伽马辐照性能，IWO相比ITO更适合于抗伽马辐照相关应用。

关键词: In2O3: W薄膜;  In2O3: Sn薄膜; , 伽马射线; , 光电性能; , 正电子湮没

Abstract: Tungstendopedindiumoxidethinfilms(In2O3: W,IWO)withgoodopticalandelectricalpropertieswerepreparedonglasssubstratesbyradiofrequency(RF)reactivemagnetronsputteringmethod.Tindopedindiumoxidethinfilms(In2O3:  Sn,ITO)werepurchasedindustrialproduction.Allthesefilmswereirradiatedbygammarayswithdifferentamountoffluxinagroundbasedsimulationsystemclosetotheenvironmentofdeepspace.Changesincharacteristicsincludingmicrostructure,surfacemorphology,chemicalstates,opticalandelectricalpropertieswerecomparedbetweenIWOandITOfilmsafterirradiation.Thevariationsofdefectsinfilmsbeforeandafterirradiationweremeasuredbypositronannihilationtechnique(PAT).Asaresult,oxygenvacancydefectswereemergedinITOandIWOfilmsafterirradiationespeciallyinthesurfacesandinterfaces.Itisindicatedthatgammarayshaveinfluenceontransparentconductiveoxidethinfilmsbyknockingchemicalbondswithlowerbindingenergyandproducingoxygenvacancies.Recombinationbetweendifferentelementsandoxygenmaybeselectivewhilechemicalstateskeepconstant.BothITOandIWOfilmspossesssuitableanti-gammaraysirradiationproperties.AndIWOfilmsaremoreappropriateasanti-gammaraysprotectivecoatingsindeepspaceexplorationthanITOfilms.

Key words: tungsten-dopedindiumoxidethinfilms, tin-dopedindiumoxidethinfilms, gammarays, opticalandelectricalproperties, positronannihilationtechnique