中文摘要：

本项目针对当前常用的中子照相荧光屏的发光材料颗粒较大、限制图象空间分辨率的瓶颈问题，拟采用掺杂Ge纳米晶（nc-Ge）材料来制备高发光效率、高空间分辨率的中子照相荧光屏。已发现nc-Ge有光致、电致和阴极射线电子致发光现象，是否有中子致发光现象尚不清楚。研究中拟通过中子嬗变掺杂的方法使nc-Ge掺杂，以通过杂质态来控制其发光特性，并降低nc-Ge自吸收，进一步提高其发光效率和发光强度满足中子照相的

结论摘要：

用离子注入结合后退火制备了镶嵌在硅基SiO2薄膜中的天然锗纳米晶,74Ge纳米晶和70Ge纳米晶三种样品，对其进行了不同注量的中子辐照，用包镉和不包镉方法进行热中子和快中子辐照对比实验，以消除辐照过程中非热中子嬗变掺杂的影响，再对样品进行二次退火，形成实质掺杂，以得到施主和受主共存的Ge纳米晶，以及纯n型或p型Ge纳米晶。采用X射线荧光和高分辨X射线光电子能谱对中子嬗变掺杂引入的杂质进行表征；用激光激发荧光和氙灯激发荧光，对比研究掺杂对Ge纳米晶发光特性的影响；用透射电镜和激光拉曼散射观察掺杂前后纳米晶微观结构的变化；用卢瑟福背散射研究中子辐照前后和退火前后Ge纳米晶分布的变化。结果表明，热中子辐照加上二次退火在Ge纳米晶中嬗变形成了As施主和Ga受主，如As在纳米晶中以单质和氧化物共存，As的引入在纳米晶晶格中引入位错缺陷，引起了拉曼光谱的高频拖尾。As掺杂产生了新的发光峰，并强烈影响纳米晶的发光强度。同时实验研究了热中子能否致锗纳米晶发光的问题，表明热中子不能引起锗纳米晶较强的可见荧光，在现有技术条件下锗纳米晶可能不适合于作为热中子照相屏材料，并讨论了中子致锗纳米晶发光的物理机制。