Два типа кислорододефицитных центров в синтетическом кварцевом стекле

Исследовано влияние облучения эксимерным лазером ArF на обезвоженное высокочистое кварцевое стекло с точки зрения полос оптического поглощения, обусловленных кислорододефицитными центрами (ODC), и образования E′-центров. Интенсивное ультрафиолетовое облучение эксимерным лазером приводило к созданию плотности E′-центров порядка 10¹⁵ см⁻³. Полоса поглощения при 7,6 эВ сохранялась на исходном уровне, тогда как полоса при 5,0 эВ, связанная с полосой люминесценции при 4,3 эВ, уменьшалась. Обе полосы ослабевали после термообработки в атмосфере O₂. Эти результаты указывают на существование двух типов ODC: ODC(I), ответственного за полосу при 7,6 эВ, и ODC(II), ответственного за полосу при 5,0 эВ. Концентрации ODC(I) и ODC(II) были оценены соответственно как 1 × 10¹⁸ см⁻³ на основе анализа данных обработки газом и как величина порядка 10¹⁴ см⁻³ по кривой роста E′-центров. Структурное происхождение ODC(I) было приписано связи Si–Si, поскольку энергия максимума и сечение поглощения близко соответствовали аналогичным характеристикам молекулы Si₂H₆. Теоретические расчёты энергетических уровней дефектов, выполненные O’Reilly и Robertson, подтвердили структурную модель ODC(I) и предположили наличие не релаксировавшей кислородной вакансии для ODC(II). Эти интерпретации также согласовывались с результатами эксперимента по закалке, в котором изменяли фиктивную температуру образцов: равновесие между концентрациями ODC(I) и ODC(II) смещалось закономерным образом.