高温碳离子注入形成碳化硅埋层的结构研究

采用离子束合成法,将p型(100)单晶硅衬底加热并保持在700℃的条件下分别进行剂量为8.0×1017cm-2和9.0×1017cm-2的C+注入,随后在氩气保护下经1250℃退火5h后形成β-SiC埋层。借助红外反射光谱、卢瑟福背散射能谱以及高分辨透射电镜等测试手段,对退火前后碳化硅埋层的组分及结构进行了表征分析,结果证明形成的碳化硅埋层结晶质量较好,并与硅衬底呈良好的外延关系。     

离子注入形成AIN埋层的分析与计算机模拟

以离子背散射和二次离子质谱分析了大剂量N~+离子注入A1形成的A1/A1N/A1多层结构。基于离子注入形成A1N埋层的机理,利用计算机程序动态模拟A1N层的形成过程及终态结构。研究发现,N/A1原子比饱和于A1N化学组分比,模拟与实验结果符合得很好;低能注入能降低形成A1N层的临界剂量,且A1/A1N界面更陡。     

硅中氦氧共注入纳米孔氧化埋层的研究

将１×１０１７／ｃｍ２的氦离子以３５ｋｅＶ的能量注入到单晶硅中，在硅表层下面形成纳米空腔。将１×１０１７／ｃｍ２的氧离子注入到空腔层的下方。用ＲＢＳ／Ｃ、ＳＲＰ及ＸＴＥＭ等测试手段对样品进行研究。结果表明，纳米空腔对氧有强烈的吸附作用，１００００Ｃ退火后氧从原注入位置释放，并被空腔俘获，形成含纳米孔的氧化埋层。氧与空腔的互作用抑制了纳米空腔的迁移、聚合。利用这一现象有望制备出纳米氧化埋层ＳＩＭＯＸ材料。     

离子注入监测系统的研制

本文介绍是最新研制成功的离子注入监测系统，由于采用了先进的四探针双位组合测量技术，该系统的功能和技术指标全部满足设计要求，为实现在线检测，改善工艺质量，提高器件成品率发挥了重要的作用。     

埋层裸露ZnO：Al-TiO2复合薄膜的制备及光催化性能研究

采用不同方法制备了埋层裸露的ZnO：Al-TiO2复合薄膜，并对其表面形貌、微结构、薄膜厚度以及光催化能力几个方面进行了研究，发现这种结构的薄膜具有增强的光催化性能，于是利用Ag^＋的还原性设计实验对这种结构的光催化机理进行了进一步研究，结果表明，暴露的ZnO：Al埋层作为复合半导体的N极，可以通过界面向溶液中提供光生电子自由e^-，从而抑制光生电荷的复合，提高光催化性能。     

SiC埋层的制备与性质研究

在衬底温度400℃条件下对n型(100)单晶硅进行剂量分别为5×1017cm-1和1×1018cm-1的C+注入,经过在1050℃氮气氛下进行60min退火形成β-SiC埋层。通过X射线光电子能谱(XPS),俄歇电子能谱(AES)及付立叶变换红外吸收光谱(FTIR),对所形成的碳化硅埋层进行了测试与分析。结果表明在此条件下,在Si中可以形成一定的SiC埋层,并且C+离子注入硅衬底可以形成β-SiC和α-SiC。SiC埋层主要由非立方相的α-SiC和立方相的β-SiC所构成。     

一种氧离子注入诱生缺陷的TEM表征

在利用氧离子注入工艺制备SOI材料的过程中,发现了一种"纳米网状"的结构缺陷.利用透射电镜、选区电子衍射和能谱分析对该缺陷进行了研究.结果表明,该缺陷呈网状,化学成分为硅和氧.初步研究认为,氧离子注入硅中所产生的穿通位错是形成该类缺陷的主要原因.     

离子束合成的钇硅化物结构相变研究

为了获得高品质的欧姆接触和线路连接材料，利用离子注入方法在n型单晶Si(111)基底上制备了钇硅化物，并对其在高真空下红外光辐照处理过程中的结构相变进行了研究，X射线衍射测量表明，在Y离子注入过程中已形成了部分六方相YSi2，800℃下红外光辐照处理30min后YSi2呈现出择优结晶取向，从辐照过程中原位测量样品的方块电阻变化发现，当温度升至160℃时，Y与Si反应首先形成了斜方相YSi，YSi/YSi2的相转变出现在240℃，随温度的进一步升高，Y原子完全与Si原子发生反应，形成了结晶取向良好的六方相YSi2。     

Ag-Cu离子注入SiO2玻璃后形成纳米颗粒的研究

Ag、Cu离子经200和110keV加速后分别以5×1016和1.5×1017ions /cm2的剂量在室温下先后注入到非晶SiO2玻璃中.注入后样品的光学吸收谱显示两个吸收峰,其峰位为407和569nm,分别对应单独Ag和单独Cu纳米颗粒的等离子体共振吸收峰,样品在还原-保护气氛下退火后吸收峰峰强明显增加.样品的透射电镜选区电子衍射花样含有Ag、Cu两套衍射环,透射电镜的明场像观察到大量的纳米颗粒呈现出中心亮斑特征.在样品倾转过程中,中心亮斑特征依然存在,证实这种现象是离子辐照产生的纳米空位团簇.扫描透射电子显微镜高角环形暗场像进一步证实了这一点.综上所述,样品中形成了单Ag和单Cu包裹空位团簇的纳米颗粒.     

两步退火形成钛硅化物和氮化物研究

模拟自对硅化物技术的两退火工艺，对超高真空（ＵＨＶ）下制备的Ｔｉ／Ｓｉ样品依次进行低温退火、腐蚀和高温退火。利用俄歇微探针（ＡＥＳ）和Ｘ射线衍射的（ＸＲＤ）分析样品的组分及晶相、发现高温退火后，薄膜内同时生成了Ｔｉ的硅化物及氮化物，这对发展ＭＯＳ器件工艺中自对硅、氮化物技术很有意义。另外，还利用扫描电（ＳＥＭ）观察了薄膜形貌，用Ｖａｎ ｄｅ Ｐａｕｗ法测量薄膜电阻。     

离子束增强沉积技术新进展

介绍离子束增强沉积镀膜技术的国内外主要机型及工艺进展，特别是我们实验室离子束增强镀膜新工艺的进展。     

电子束、离子束与蓝宝石相互作用的研究

研究了电子束、离子束作用于Al2O3表面时成分的变化，表明无论电子束或离子束都能使Al2O3发生分解，产生导电的元素Al。实验在PHI610·SAM上进行，电子束轰击下（3keV，O．5μA，入射角60°）10s就有元素Al分解出来，2min以后就达到饱和，分解析出量随时间成a（1－e－bt）的关系。离子束轰击下同样发生元素Al的分解，但当Ei＞3keV时，由于剥离速率加大，溅射5min时表面Al峰反而比1min时要弱。这时表面Al含量处于分解析出与溅射剥离的动态平衡中。实验还发现了Al2O3的解析与表面成分有关（如碳的含量）。最后讨论电子束与离子束的解析机理。     

离子束增强沉积形成梯度薄膜

在金属衬底（Ａｌ，钢，铝－碳纤维），Ｎｉ３Ａｌ）上用离子束增强沉积形成氮硅化物的梯度薄膜。在薄膜的一侧有很高的电阻（１０＾７Ω），而在另一侧电阻很低（１Ω），在绝缘层和导电层之间电阻呈梯度变化，对梯度薄膜组分，硬度，附着力，疲劳寿命，抗腐蚀能力和抗高经性能进行了测试和分析。     

高性能聚焦离子束技术的应用

叙述了采用液态镓作为离子源的高性能聚焦离子束系统(FIB)在材料科学研究领域中的作用。该系统有三大用途：形貌观察；分辨率高达5nm；微刻蚀以及微沉淀。详细地介绍了利用FIB进行形貌观察、制备TEM样品和表面刻蚀的过程及实验结果。     

铜薄膜与Al_2O_3陶瓷界面结合力的IBAD过渡层增强

利用离子束辅助淀积(IBAD)方法在Al_2O_3陶瓷基片上镀制过渡金属层,然后在此过渡层上进一步用电子束蒸发镀制铜导电薄膜。这种复合方法镀制的铜膜在具有低电阻率的同时,界面附着力有大幅度增加。在本文实验条件下,有IBAD铜或钛过渡层薄膜的附着力比没有过渡层的薄膜附着力分别增加了5倍和8倍。     

离子束辅助沉积TiN薄膜的结构和成分

用离子束辅助沉积合成了TiN薄膜,背散射、X射线衍射和透射电镜实验的结果表明,在本实验条件下,薄膜Ti/N比接近于TiN的化学计量比,和氮离子束流密度无关。薄膜存在<100>择优取向,在一定条件下,可以形成只有(100)取向的TiN薄膜。     

低温离子渗硫层的结构和减摩性能

采用低温离子渗硫技术在４５和ＧＣｒ１５钢表面形成一定厚度的渗硫层。采用金相,ＳＥＭ＋ＥＤＸ,ＸＲＤ等方法分析了渗层结构。采用ＳＲＶ往复式磨损试验机。在液体石蜡润滑条件下对渗层的摩擦学性能进行了研究。     

CeSi2薄膜的离子束合成及其室温光致发光特性

将能量为４５ｋｅＶ的Ｃｅ离子注入到Ｓｉ单晶中,研究硅化铈摹离子束合成及其室温光致发光特性,透射电观察表明在单 晶硅的表面形成厚１００ｎｍ的Ｃｅ离子注入层,选区电子衍射和Ｘ射线衍射分析表明注入层内形成了ＣｅＳｉ２,ＣｅＳｉ２的结晶程度随注入剂量的增加而逐渐完善,用远紫外光激发得到了室温蓝紫色ＰＬ谱,以红光（６５０－７００ｎｍ）激发,则上转换蓝光和紫光发射的效率较高,其发光特性比较稳定,蓝光和紫光受激     

Ti-Ta-O复合薄膜的制备及抗腐蚀性

采用离子束增强沉积法在NiTi基体上合成了具有不同组分比的Ti-Ta-O薄膜。研究了组分比对薄膜的相结构、力学性能和抗模拟体液腐蚀性的影响。SEM,AFM和XRD分析表明,所有薄膜均由纳米粒子堆积而成,膜层连续光滑,纯Ti-O膜为金红石结构,而Ti-Ta-O膜为非晶态,划痕实验、显微硬度分析和电化学测试研究表明,加入Ta后,膜与基体间的结合强度、韧性和抗腐蚀性增强,显微硬度下降。Ta含量为36%(原子分数）的膜使NiTi的抗蚀性显著提高。     

离子束抑制金属腐蚀的综合模式

根据离子注入与混合的离子束工艺对金属腐蚀行为影响的实验研究，从该技术表面冶金的特点出发，较系统地论述了合金元素性质、合金表面结构、辐射损伤、表面污染、成分均匀性以及表面应力等物理化学效应可能对金属电化学行为造成的影响。在此基础上提出了离子束表面合金化抑制金属腐蚀的综合模式，较好地解释了在不同条件下，加入不同元素对金属腐蚀行为造成的不同影响。