高剂量As注入单晶Si低温加热和高温电子束两步退火性能研究

本文研究高剂量As注入P-Si单晶,经过低温热退火和高温电子束扫描两步退火方式后的性能。用高压电子显微镜观察样品注入层的剩余缺陷,结果表明:只经过一步高温热退火或电子束退火的样品,剩余缺陷密度为10~3/cm~2以上,线缺陷长度为2-4μm,有位错环和位错网存在.两步退火后,样品注入层的缺陷密度降到10~7/cm~2量级,线缺陷长度小于0.5μm.位错网消失。     

钨和碳双注入H13钢抗磨损和抗腐蚀特性

首次研究了钨和碳双注入对抗磨损和抗腐蚀特性的影响，研究了抗磨损和抗腐蚀相生成的条件，以及这些相对抗磨损和抗腐蚀特性的作用，并对其改进机理进行了讨论。实验结果表明，钨和碳双注入H13钢可注入层中形成超饱和的钨和碳原子浓度。因此在注入层中形成钨的碳化物WC和W2C相，合金相Fe2W和Fe2W6C等，这些弥散相不但可以使注入具有钨和碳单注入的特性，所以能进一步地提高H13钢的抗腐蚀性，随着W和C注入剂量的增加，抗磨损和抗腐蚀特性进一步提高，抗磨损特性可改善2倍，双注入样品抗腐蚀特性也有明显也提高，如样品W5C8的腐蚀电流峰值密度Jp经55个周期腐蚀后，其值是H13钢Jp的1／26.7-1/33.3，而钨样品C5W5经过88个周期腐蚀后，其值是H13钢的1／16－1／20。     

N、Ti离子注入TiN提高硬度改善磨损的研究

N 和 Ti 注入 TiN 的射程和损伤已在本文中给出。N 和 Ti 注入 TiN 使其颜色发生了变化。试验结果表明,N 和 Ti 注入 TiN 均能使 TiN 的硬度增加.特别是 N 注入使注入层硬度提高更为显著.如5×10~(17)cm~(-2)的 N 注入 TiN,可使 TiN(此时 Ti/N 原子不再是1)的维氏硬度从2600提高到6000.为了分析 N 和 Ti 注入引起 TiN 硬度增加的原因,用 XPS 测量了 N 和 Ti 注入 TiN 所引起化学结构的变化。试验中观察到间隙 N 和 Ti2N 峰的出现.用扫描电镜观察了注入样品磨损后的形貌。据此讨论了 Ti 和 N 注入而引起 TiN 特性变化的机理。     

硼、砷双注入载流子浓度分布的测量及计算机模拟

本文研究了双极型器件中硼、砷双注入载流子浓度分布的规律,考察了双注入情况下两者的相互作用。为了模拟基区载流子的浓度分布,用一个指数衰变场来模拟基区载流子在E-B结处的下陷,用有效扩散系数模拟尾部的增强扩散效应.并调试了计算双注入的载流子浓度分布的程序.     

经钨离子束处理的H13钢的表面结构和成分研究

采用由金属蒸汽真空弧离子源(MEVVA)引出的强束流脉冲钨离子对H13钢进行了离子注入表面改性研究.注入剂量为3×1017cm-2,引出电压为48kV,平均束流为15μA*cm-2.利用卢瑟福背散射谱(RBS)测量了注入表面的成分,借助X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)考察了注入表面的氧化情况及微观结构.研究发现,钨离子注入H13钢能减轻其表面铁元素的氧化;钨元素在其表面的原子百分比可达28%左右,并根据能带论确定了注入样品中钨和铁元素的电子结构.     

V+C共注入对不锈钢表面机械

采用改进的MEVVA源阴极对不锈钢进行了V+C共注入,并做了X射线衍射分析,硬度和磨损实验.V+C共注入剂量为1×1017-8×1017cm-2,能量为80keV.实验结果表明,V+C共注入后不锈钢表面的机械性能得到了改善,表面硬度增加了16%-82%,而耐磨性则是未注入样品的1.4-2.2倍,最好的结果均从剂量为4×1017cm-2的样品中得到.X射线分析表明,V+C共注入后在不锈钢表面形成了新相FeV,Cr2VC2,VC,Cr23C6和Fe5C2.这些新相在提高表面硬度和耐磨性方面起了重要作用.这些结果与V+C双注入同种不锈钢所得结果进行了比较,比较结果表明共注入方法对材料表面改性比双注入方法更有效.     

C+W+C离子注入H13钢复合钝化层的抗腐蚀特性

用多次扫描电位法研究了C＋W＋C离子注入H13钢的结构和相变及其对抗腐蚀特性的影响,研究了抗腐蚀相生成的条件以及这些相对抗腐蚀特性的作用,并对其改性机理进行了讨论。实验结果表明,W离子和C离子多重离子注入H13钢可在注入层中形成超饱和浓度的W和C原子分布,分布形状为类高斯分布;并可在注入层中形成钨的碳化物WC和W2C相、合金相Fe2W和Fe6W6C等,这些弥散相不但可以使注入层强化,而且也可使表面钝化,从而增强了表面抗腐蚀特性;W和C双重离子注入具有W和C单离子注入的特性,可进一步提高H13钢的抗腐蚀特性,随着W重离子和C重离子注入剂量的增加,抗腐蚀特性进一步增强。样品C3W3C3的Jp经50个周期腐蚀后,其值比H13钢的Jp下降了60％,而C3W3的Jp比H13钢的Jp下降了47％。C3W3C3的Jp比C3W3的Jp小34％。扫描电子显微镜观察表明,腐蚀后抗腐蚀的钝化层依然存在。     

V＋C共注入对不锈钢表面机械性能改善的研究

采用改进的MEVVA源阴极对不锈钢进行了V +C共注入 ,并做了X射线衍射分析 ,硬度和磨损实验。V +C共注入剂量为 1× 10 17— 8× 10 17cm- 2 ,能量为 80keV。实验结果表明 ,V +C共注入后不锈钢表面的机械性能得到了改善 ,表面硬度增加了 16%— 82 % ,而耐磨性则是未注入样品的 1.4— 2 .2倍 ,最好的结果均从剂量为 4× 10 17cm- 2 的样品中得到。X射线分析表明 ,V +C共注入后在不锈钢表面形成了新相FeV ,Cr2 VC2 ,VC ,Cr2 3 C6 和Fe5C2 。这些新相在提高表面硬度和耐磨性方面起了重要作用。这些结果与V +C双注入同种不锈钢所得结果进行了比较 ,比较结果表明共注入方法对材料表面改性比双注入方法更有效。     

N~+和Bi~+离子注入InP反冲原子P和In深度分布偏离的研究

本文给出了用背散射和沟道技术所分析的N~+和Bi~+注入InP中In和P原子位移的面密度分布。发现移位原子In和P面密度分布峰的深度随注入剂量的增大而加深。在相同的剂量下磷原子分布峰与表面的距离比In原子峰的大。从移位原子面密度分布峰的移动和分布的展宽与注入剂量的关系出发,研究了离子注入过程中所存在的反冲效应。并讨论了移位原子的反冲机理。     

离子束技术在工业中的应用

离子束技术是不断发展和完善的新型技术，它的应用范围非常广泛，加工的对象种类繁多又千变万化，几乎包括整个材料科学的研究对象。这项技术的不断发展和完善，推动了材料科学本身的发展，在基础学科的研究上取得了许多新成果，在国民经济和国防上具有巨大的经济效益。所有这些都说明了离子束加工技术是独具特色的高新技术。