等离子体基低能离子注入技术的研究与发展

将低能离子注入技术引入等离子体基离子注入,一方面利用低能离子注入的低能优势,另一方面利用等离子体基离子注入的全方位优势,开发出等离子体基低能离子注入技术。等离子体基低能离子注入技术包括等离子体基低能氮、碳离子注入和等离子体源低能离子增强沉积两类工艺。低能离子的注入能量（０．４～３ ｋｅＶ）达到常规等离子体热化学扩散处理的电压范围,而工艺温度（２００～５００℃）则降至常规离子注入的上限温度范围。通过大量的工艺实验研究,实现了工艺过程的优化和控制,完成了对等离子体基低能离子注入改性铁基材料的金属学问题及物理、化学和力学性能的系统研究。证明了等离子体基低能离子注入技术满足铁基材料的表面改性要求。同时具有产业化发展潜力。     

一种新型复合加速离子注入动力学研究

提出了一种基于靶台(工件)二次加速的束线离子注入的新方法,基本原理是将传统束线离子注入和等离子体离子注入有效复合。采用二维Particle-in-cell(PIC)模型对这种注入方法进行了数值仿真研究。考察了靶台加负偏压情况下靶台表面空间电势、离子密度变化以及离子的运动状态的时空演化。统计分析了不同时刻离子注入剂量、注入能量和注入角度的分布规律。结果表明:靶台施加偏压对束流离子起到了很好的二次加速效果,束线离子复合加速离子注入这种新方法理论上是切实可行的。同时发现在靶台附近空间电场的作用下,离子束会发生小角度偏转,由柱状形逐渐变成"喇叭口"形,靶台表面有效注入范围扩大。靶台表面注入剂量分布呈中心区域高边缘区域低的趋势。这种新方法有助于减缓电源硬件加工的难度,增加了工艺的灵活性。     

一种新型高能离子注入系统的加速电源研制

加速电源是高能离子注入系统的重要组成部分,为其离子加速提供能量。本文根据新型高能离子注入系统中加速电压10kV-100kV可调,离子束电流强度小于20mA的参数要求,对传统的加速电源结构进行改进,设计出了一台基于DSP控制的加速电源。论述了该电源的主电路结构:三相整流、buck斩波调压、全桥逆变、变压器升压、倍压整流及其仿真分析。     

离子注入技术及其应用

本文简述了离子注入技术的特点、原理和装置;介绍了目前国内外离子注入机的类型和主要参数;详细地综述了离子注入技术在提高金属材料表面的机械性能(如硬度、耐磨性能、耐疲劳性能等)、抗氧化和耐腐蚀性能等方面的工艺、效果及其工业应用实例:阐明了这种新技术为金属材料科学、固体化学及腐蚀科学等科学领域的理论与应用的研究开辟了一条新的途径;指出了离子注入技术正在朝与气相沉积-电子束技术以及激光表面强化等新技术相互渗透与结合的方向发展。实践证明,离子注入技术是一种多功能的、并兼有理论研究和工业应用两方面发展前景的新技术。     

脉冲射频/40kV高压直接耦合等离子体离子注入电源系统研制

研制的用于等离子体浸没离子注入(PIII)的电源系统采用高压隔离与高频滤波技术,将40 kV高压脉冲电源与13.56 MHz射频电源直接耦合,由单一输出电缆连接到实验靶台上,通过射频与高压脉冲的时序控制,实现了40 kV的高压脉冲与脉冲射频交替输出。工作过程中,通过射频产生等离子体,而后施加高压脉冲获得离子注入,进而实现PIII与沉积。该电源系统的性能指标为:高压脉冲电压幅值10~40 kV,脉冲频率10~1000 Hz,射频脉冲宽度0.01~10 ms,射频与高压间隔0.1~10 ms,高压脉冲功率6 kW,射频脉冲功率1 kW。实验研究表明能够有效的实现PIII。本文将介绍该种新电源的设计思想、电路以及在内凹零部件(如管筒内壁)等离子体离子注入等方面的应用。     

离子注入结深的参数影响分析

该文主要是通过TCAD工具分析工艺对集成电路工艺结果的影响,通过TCAD工具模拟集成电路离子注入工艺的过程,然后分别改变离子注入的工艺参数,分析离子注入工艺参数对结深结果的影响,进而在器件设计过程中合理地进行工艺优化。     

基于DSP控制的金属离子源脉冲弧电源的研制

离子源是离子注入设备的重要组成部分,其控制方式,工作频率以及产生离子的种类、电流强度、离子束密度等对离子注入设备的运行效率和稳定性有着重大影响。本文主要论述了一套应用于MEVVA型金属离子源的脉冲弧电源的设计与优化。该电源由触发电源和电弧电源组成,其中触发电源输出峰值电压高达25KV,脉宽为20us;电弧电源输出峰值电压为90V,输出脉宽在200us~3ms范围内可调。该电源采用DSP-28335芯片作为控制系统,输出PWM信号准确控制IGBT的开通关断,从而控制输出脉冲的电压,频率和脉宽;实时监控过压过流信号,保护电源系统安全可靠运行。实验结果表明:此电源各项指标运行正常,电磁干扰小,具有良好的应用价值。     

硬质合金表面Mo离子注入对CVD金刚石涂层形成的影响

采用离子注入工艺对YG6硬质合金表面进行处理,探讨了离子注入处理对硬质合金CVD金刚石涂层形成的影响。研究结果表明,Mo离子注入使硬质合金表面细化,金刚石涂层的粒度减小,改善了金刚石薄膜与合金衬底间的附着力。     

离子注入在1.3μm面发射激光器结构中的应用

研究了H 离子注入对InP材料和1.3μm面发射激光器结构的电学、光学性能的影响.当离子注入后InP表面电学特性退化,在300℃以上退火后,材料表面回复较好,H 离子注入区电阻率约为InP体材料的104倍.接着,将离子注入工艺应用于1.3μm面发射激光器结构电流限制孔径的制作,通过比较电学特性得出450℃的最佳退火温度,并发现高温退火后电致发光强度增强.     

镍离子注入对Al2O3陶瓷机械性能的改善

离子注入工艺是一种新兴的束流表面强化技术,离子注入陶瓷材料可改变陶瓷材料的表面硬度、表面断裂韧度、抗弯强度等机械性能.本文在不同工艺条件下,观察Al-2O-3陶瓷表面注入镍离子后机械性能的变化,发现最佳注入离子剂量5×1016ioncm-2时机械性能有很大改善.结合应力分析,发现陶瓷表面压应力对机械性能的改善有很大贡献.     

离子注入技术及离子注入对不锈钢腐蚀电化学行为的影响

离子注入方法及注入工艺对改变金属表面成分和表面性能是极为有效的技术．离子注入对金属腐蚀行为的研究已有约30年的历史。本文概述了离子注入技术及离子注入对不锈钢腐蚀电化学行为的影响，涉及的注入离子达十余种。     

离子注入表面摩擦学改性及其应用

离子注入可以改善材料表面的各种性质,而常温离子注入改性层太薄,工件表面的耐磨性及承载能力均较差,随着各种新的离子注入工艺的出现,摩擦学性能有较大的改善.本文从分析离子注入技术的特点着手,综述了离子注入对材料表面硬度、摩擦系数和耐磨性的影响及其作为表面摩擦学改性手段在航空航天、军事和机械等领域中的应用.     

9Cr18轴承钢氮等离子体浸没离子注入表面改性工艺及机理的研究

采用不同怕等离子体浸没离子注入工艺对９Ｃｒ１８轴承钢进行了氮离子注入,结果发现,不同条件下的氮离子注入均能显著提高９Ｃｒ１８钢表面的显微硬度和耐磨性,同时耐磨蚀性也明显改善。实验分析结果表明、氮离子注入后试样表面形成了大量的氮化物相,它们在改善材料表面特性中起到了关键的作用。     

离子注入技术在材料科学中的应用

本文主要介绍最近发展起来的离子注入技术在半导体和金属材料中的应用。离子注入是将所要掺杂的元素电离加速而打入某种物质的物理过程,被加速的离子动能比任何一种向物质中热扩散原子的动能大100万倍。这种掺杂过程比热扩散掺杂(冶金)具有独特的优点：各种元素或元素化合物均可作为掺杂剂；各种固体物质均可作为基底材料；掺杂过程不受基底温度的影响；掺杂本身是属于原子或分子之间的掺杂,因此,掺杂的均一性好,且能精确控制元素的数量和掺杂深度等。目前,这种技术巳成为半导体器件和集成电路生产的基本工艺。离子注入金属,称之为离子注入冶金学。这种技术已成功地实现金属表面硬化处理,提高了金属表面的耐磨性及其使用寿命。离子注入金属(或其他材料),改善了材料表而的化学特性,则称之为离子注入表面化学。它可提高金属表面的耐腐蚀性、耐氧化性。将某些元素的离子注入到超导材料中,可提高材料的超导临界温度。离子注入光学材料,可有效地改变材料的光学特性(如折射率等)；可制备光波导和其他光学元件。这种技术已成为研究集成光路的有效手段,并为光通讯的研制提供良好的技术基础。离子注入技术在磁性材料的研究中,也取得了很多成就。如在制备大容量磁芯存贮器和提高磁性材料的耐磨方面均取得了显著成效。离子注入模拟反应堆材料的试验工作中,已被许多国家所采纳。反应堆的选择,是把材料放入反应堆中经几年的辐照,研究材料的抗辐照特性；而采用离子注入技术则只需要几小时就能足以给出相应的试验数据。本文还介绍了我们几年来用离子注入所研究半导体材料改性问题,并着重介绍了采用离子注入制备微波场效应器件、红外探测器件、激光器件和发光器件的特点,以及离子注入的工艺过程。离子注入技术的研究已引起国际上的普遍重视。国际上离子注入金属材料改性方面所取得的成果,本文电予以报导。     

SiC-C/SiC复合材料进行硼离子注入的工艺研究

叙述采用等离子体源离子注入法(PSII),对带有SiC涂层的C纤维增强SiC基(SiC-C/SiC)复合材料进行硼离子注入的工艺研究.通过朗缪尔单探针测量了等离子的密度,对注入剂量进行了估算.对复合材料采用加金属网的工艺,来提高离子注入能量.用俄歇电子能谱检测分析了加金属网与未加金属网样品硼离子的成分深度分布.证明了加金属网工艺可以有效改善不良导体的注入效果.在空气中1300℃的高温条件下进行了氧化实验,实验结果说明对SiC-C/SiC复合材料注入硼有助于提高其抗氧化性能.     

纳米结构PVD涂层可保护精密机加工产品

台湾纳米超晶格工艺公司开发出一项工艺，利用该工艺可在高真空环境中以离子注入和磁控溅射结合用于钛、铝、钒等的氮化物薄膜沉积。该公司可以用纳米结构PVD涂层包覆半导体、精密机床和长途通信等设施元件。     

硅离子注入引入纳米晶对SIMOX材料进行总剂量辐射加固

本研究工作采用硅离子注入和高温退火工艺对SIMOX材料的BOX层进行总剂量辐射加固.辐射实验结果证明了该加固方法的有效性.PL谱和HRTEM图像显示了硅离子注入及退火工艺在材料的BOX层中引入了Si纳米晶,形成电子陷阱能级,有效俘获电子,从而提高了材料BOX层的抗总剂量辐射能力.     

等离子体浸没式离子注入圆形薄片均匀性研究

采用PIC（Partical in call)方法考察了等离子体浸没式离子注入工艺中，样品和靶台的几何尺寸、形状及防止溅射沾污的绝缘材料对于注入离子径向分布的影响。并对模拟结果进行了讨论分析。结果表明，影响剂量分布的主要因素是基片和靶台的横向尺寸，为改善等离子体浸没式离子注入均匀性的研究提供参考数据。     

全脉冲电路气体-金属离子注入源

本文报道了新型全脉冲电路气体一金属复合离子注入源的结构和特性,采用在磁场约束条件下的脉冲引发的气体等离子体,分别引发气体放电和金属弧放电.详细描述放电过程的伏一安特性曲线.以及对引出离子束流的作用.该设备电路体积小,整体高压脉冲电源体积仅为40立方分米,外引的操作线电压低于600 V,使用安全;具有单独气体离子注入,和金属离子注入的功能.适合于材料表面改性用途.     

离子注入技术在翡翠改色中的应用研究

为了通过离子注入将致色元素植入翡翠,达到改色目的,以获得绿色为最佳.以铬为注入元素,针对注入条件、热处理工艺进行了探索,对改色翡翠进行了红外和X-ray衍射分析,结合翡翠的致色成因理论,对改色结果进行了讨论.结果显示Cr离子注入可以实现翡翠表面改色,Cr的三价化合物是翡翠致绿的重要因素之一,注入后样品的热处理上限温度约为500℃,红外光谱分析对于600℃以下的注Cr翡翠热处理样品的识别结果与天然翡翠无显著差异.