电子束蒸发a-Si:Co薄膜的离子注入改性研究

用电子束蒸发技术制备非晶硅薄膜,不同剂量Co离子注入后真空退火改性.X射线衍射法分析了样品的物相变化特征,发现Co离子注入可诱导非晶硅结晶,有一优化注入剂量5×1016ions/cm-2,使晶化Si(111)峰最强.还测量了非晶硅薄膜电阻率,揭示薄膜电阻温度系数随Co离子掺杂浓度和退火温度改变的规律;在退火温度500℃,离子注入量5×1015ions/cm-2条件下,获得TCR系数高达-2.5%的薄膜材料.     

离子注入改性聚对苯乙炔的光学及电学性能

利用脱氯化氢反应制备π共轭高分子聚[2-甲氧基-5-(3′-甲基)丁氧基]对苯乙炔(MM B-PPV)。采用能量为15 keV~35 keV,剂量为3.8×1015ions/cm2~9.6×1016ions/cm2的低能氮离子(N+)对MM B-PPV薄膜进行离子注入改性研究。红外光谱显示,离子注入后分子的特征峰未发生显著变化,而在3442cm-1、1622 cm-1等处出现N-H键的振动峰;随着注入能量、剂量的增加,薄膜的紫外-可见吸收边向长波方向移动,π共轭高分子中激发态和基态间的光学禁带宽度变窄;薄膜的表面电导率随着注入能量、剂量的增加迅速提高,当注入能量为35 keV,剂量为9.6×1016ions/cm2时,表面电导率高达3.2×1-0 2S/cm,比本征态提高7个数量级以上。     

离子注入聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔薄膜的改性研究

采用能量为 ( 10～ 35 )keV ,剂量为 ( 3 0× 10 15～ 4 8× 10 17)ions/cm2 的氮离子 (N+)对聚 ( 2 甲氧基 5 辛氧基 )对苯乙炔 (PMOCOPV)进行离子注入改性。PMOCOPV薄膜的电导率随注入离子能量和剂量的增加而迅速提高。当注入N+的能量为35keV ,剂量为 4 8× 10 17ions/cm2 时 ,PMOCOPV薄膜的电导率为 0 0 96S/cm ,比本征态的电导率提高了 7个数量级。通过超高阻测试仪研究了PMOCOPV薄膜表面电导率与温度的关系 ,发现N+注入PMOCOPV薄膜的电导活化能为 0 15 6eV。离子注入PMOCOPV薄膜的电导率的环境稳定性优于I2 和FeCl3 掺杂的PMOCOPV。对离子注入PMOCOPV薄膜的导电机理进行了初步探讨。     

Ag离子注入石英玻璃光学透射率研究

用Mevva离子源,将Ag离子注入到石英玻璃中形成纳米晶粒。离子注入的能量为90keV,剂量分别为5×1015、1×1016、3×1016、5×1016、1×1017ions/cm2。X光电子能谱(XPS)分析纳米Ag颗粒没有发生化学反应,说明Ag仍以金属态形式存在。光学透射率测试表明,吸收峰的位置在400nm,当剂量大于5×1016ions/cm2时,发现在440nm左右有一伴峰。分析表明400nm的峰来源于表面等离子体共振吸收,而440nm的伴峰是注入离子形成了少数非常大的纳米颗粒以及纳米颗粒之间相互作用引起的。样品退火后,表面等离子体共振吸收峰红移,而伴峰消失。随着退火的温度升高,峰位红移越大,说明纳米颗粒尺寸增大。     

聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔的制备及其离子注入改性研究

通过双醚化反应、氯甲基化反应以及在强碱性条件下进行的脱氯化氢反应,制备出新型光电功能材料聚(2,5 二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)。采用能量为10～35keV,剂量为3.0×1015～4.8×1017ions/cm2的氮离子(N+)对PDBOPV进行离子注入改性。PDBOPV薄膜的电导率随注入离子能量和剂量的增加而提高。当注入N+的能量为35keV,剂量为4.8×1017ions/cm2时,PDBOPV薄膜的电导率为0.136S/cm,比本征态的电导率提高了8个数量级。通过超高阻测试仪研究了PDBOPV薄膜表面电导率与温度的关系,发现N+注入PDBOPV薄膜的电导活化能为0.155eV。离子注入PDBOPV薄膜的电导率的环境稳定性能优于Br2、I2和FeCl3掺杂的PDBOPV。对离子注入PDBOPV薄膜的导电机理进行了初步探讨。     

Mn+离子注入GaN薄膜的磁性研究

在(0001)面的蓝宝石衬底上用MOCVD法生长纤锌矿结构的GaN.GaN膜总厚度为4μm,表层为0.5μm厚的掺Mg的p型层.用90keV的Mn+离子对处于室温下的GaN进行离子注入,注入剂量为1×1015～5×1016ions/cm2.对注入的样品在N2气流中经约800℃进行快速热退火处理,时间为30～90s.样品的磁性用超导量子干涉仪(SQUID)进行分析.未注入的p型GaN薄膜是抗磁性的,而Mn+注入的GaN显现顺磁性(注入剂量为1×1015ions/cm2)和铁磁性(注入剂量为5×1015～5×1016ions/cm2).结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对GaN薄膜在注入和退火后的结构和形貌研究,揭示Mn+ 注入是进行GaN磁性掺杂的有效手段,在Mn+ 注入p型GaN、制备得到的(Ga,Mn)N稀磁半导体中,空穴调制铁磁性是其主要的磁性机制.     

低能离子注入对聚苯胺薄膜的改性研究

利用低能量的N 对电化学合成的聚苯胺薄膜进行了离子注入改性 ,实验结果表明 :聚苯胺薄膜经N 注入后薄膜电导率随注入能量和剂量的增加而提高 ,电导率最大提高了 9个数量级 ,即由本征态的电导率 (>1× 1 0 -12 S/cm)提高到 1 76× 1 0 -3 S/cm(注入剂量 :3× 1 0 17ions/cm2 ,注入能量 :35keV) ;同时离子注入后聚苯胺薄膜在可见光范围的吸收比增强。     

自由体积理论在离子注入聚对苯膜导电机理研究中的应用

采用离子注入掺杂技术 ,研究了聚对苯 (PPP)薄膜的离子束效应。当 2 0～ 70 ke V的 Ar+和 N+注入后 ,聚对苯薄膜的电导率随着剂量的增加而迅速增加。当剂量为 1× 10 1 7ions/cm2时 ,电阻率下降 7个数量级。FT- IR光谱图显示了 Ar+注入使聚对苯分子链部分 C- C和 C- H的 σ键断裂 ,从而改善了它的导电性能。通过超高阻测试仪研究了聚对苯薄膜表面电导率与温度的关系 ,从高分子自由体积理论的角度对离子注入聚对苯薄膜离子注入导电机理进行了研究。     

锆、钒离子注入铝形成金属间化合物

利用金属蒸气真空弧离子源,将大束流Zr和V离子注入到Al中,在离子注入过程中直接形成了金属间化合物Al3Zr,Al10V和Al3V.当Zr离子束流密度为64μA/cm2,剂量为5×1017ions/cm2时,在Al表面形成了稳定相DO23-Al3Zr和亚稳相L12-Al3Zr.当V离子束流密度为51μA/cm2,剂量为3×1017ions/cm2时,在Al表面形成了Al10V和Al3V.Zr和V离子注入到Al中使Al表面的硬度和弹性模量明显提高.     

n-BN/p-Si薄膜异质结的I-V特性

用射频溅射系统制备了BN薄膜,并且用离子注入的方法在BN薄膜中注入S,从而成功制备了n-BN/p-Si薄膜异质结,并研究了异质结的电学性质.注入S的BN薄膜是用13.56 MHz射频溅射系统沉积在p型Si(100)(5～6 Ω·cm)衬底上,靶材为h-BN靶(纯度为99.99%).离子注入时,注入离子的能量为190 keV,注入剂量为1015/cm2.对注入后的薄膜进行了退火处理(退火温度为600℃),用真空蒸镀法在异质结表面蒸镀了2 mm×5 mm的铝电极,以便测量掺杂后异质结的电学性质.实验结果表明离子注入掺杂后制备的n-BN/p-Si异质结的I-V曲线具有明显的整流特性,其正向导电特性的拟合结果表明异质结的电流输运符合"隧道-复合模型"理论.     

N+离子注入聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔薄膜的微观结构

通过双醚化反应、氯甲基化反应以及在强碱性条件下进行的脱氯化氢反应,制备出新型光电功能材料聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔(PMOCOPV).采用能量为30 keV,剂量为1.2×1016 ions/cm2～4.8×1017 ions/cm2的氮离子(N )对PMOCOPV进行离子注入改性.红外光谱研究表明,离子注入改性后的PMOCOPV,在3433 cm-1和1622 cm-1处出现N-H的振动吸收峰;随着N 注入剂量的增加,PMOCOPV在紫外和可见光区域的吸收增强,且吸收边向长波方向移动;离子注入使PMOCOPV的分子链排列更加规整,取向度明显增加,结晶性能大大改善;离子注入后PMOCOPV的起始分解温度由未注入时的200 ℃提高至360 ℃,材料的热稳定性能显著增强.     

注入剂量对300℃下Mn+注入p型GaN薄膜的结构和磁性影响

在(0001)面的蓝宝石衬底上用低压MOCVD法生长p型GaN外延层.对p型GaN薄膜用180keV的Mn 离子注入进行磁性粒子掺杂,注入时GaN薄膜处于300℃,注入剂量分别为5.0×1015、1.0×1016和5.0×1016cm-2.对注入的样品在N2气流中进行快速热退火处理,温度为850℃,时间为30s.用超导量子干涉仪(SQUID)对样品的磁性进行了分析,在5.0×1015cm-2的注入样品中发现了较强的铁磁性;而1.0×1016和5.0×1016cm-2的Mn 离子注入样品中铁磁响应有所减弱.结合用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对在不同剂量下Mn 注入GaN薄膜的结构、形貌和成分的分析,揭示了不同剂量磁性离子注入给GaN薄膜带来的结构、形貌和相应的铁磁性变化规律,发现只有适当的注入剂量(5.0×1015cm-2)才有利于在300℃下用180keV的Mn 注入对p型GaN薄膜进行磁性离子掺杂.     

退火对Mg离子注入p-GaN薄膜性能的影响

在用 MOCVD 方法生长的 p-GaN 薄膜中注入 Mg 离子,然后在 N_2气氛下在850～1150℃之间快速退火,研究了 Mg~+离子注入后样品退火前后的结构、光学和电学性质．结果表明,离子注入使 GaN 晶体沿着 a 轴和 c 轴方向同时膨胀．在离子注入后的 p-GaN 薄膜的拉曼散射谱中出现波数为300 cm~(-1)和360 cm~(-1)两个新峰,其强度随着退火温度而变化．这两个新峰分别对应于布里渊区边界的最高声学声子支的振动模式和局域振动模式．消除这两个损伤引起的峰的临界温度是不同的．注入剂量1×10~(14)cm~(-2)是一个临界值,对于注入剂量高于这个临界值的样品,高温退火不能使其晶体质量全部恢复．     

离子注入改性聚[2-甲氧基-5-(3''''-甲基)丁氧基]对苯乙炔微观结构与性能

采用低能氮正离子(N )对π共轭高分子聚[2-甲氧基-5-(3'-甲基)丁氧基]对苯乙炔(MMB-PPV)薄膜进行离子注入改性,注入剂量为9.6×1016 ions/cm2,能量为30 keV.利用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、透射电镜及热失重等手段对离子注入改性MMB-PPV薄膜的微观结构及热学性能进行研究.红外光谱显示,注入后分子侧链烷氧取代基的C-H振动峰强度减弱,同时在3442、1622 cm-1等处出现了N-H键的振动峰;薄膜的紫外-可见吸收光谱向长波方向移动,且在可见光区范围内的吸收强度增加;离子注入使聚合物分子链排列更加规整,取向度明显增大,结晶性能大大改善;经过离子注入后,聚合物材料的初始分解温度由未注入时的245.64 ℃提高至280.52 ℃,分子的热稳定性能显著增强.     

快中子辐照CZ-Si的FTIR分析

应用FTIR技术研究了不同剂量(1×1017～1.17×1019n/cm2)快中子辐照直拉硅(CZ-Si)的辐照缺陷和间隙氧在不同温度热处理时的行为.发现随辐照剂量的增加未退火的样品的间隙氧含量迅速下降,并且间隙氧的下降明显分为3个阶段.FTIR谱表明快中子辐照后主要的辐照缺陷为VO(829 cm-1)复合体.在低温条件下热处理300℃829cm-1(VO)开始消失并出现了825 cm-1(V2O2)、833cm-1(V3O2)、和840cm-1(V2O)和919cm-1(I2O2)四个红外吸收峰,退火温度升高到500℃后只剩下了825cm-1和919cm-1两个缺陷-杂质复合体的红外吸收峰.高温1100℃0.5h辐照引入的缺陷-杂质复合体很快的被消除.延长退火时间辐照样品和未辐照样品的间隙氧沉淀速度有很大的不同.     

不同剂量和退火条件下Mn^＋注入p-GaN薄膜的电、磁特性研究

对在蓝宝石衬底上MOCVD生长的P型GaN薄膜，用能量为90keV的Mn^＋离子进行室温下的磁性离子注入掺杂，注入剂量为1×10^15～5×10^16cm^-2．对注入的样品在N2气流中经800℃下0～90s时间不等的快速热退火处理．对样品的电、磁特性分析发现在注入剂量较低时（≤1×10^16cm^-2），样品中的强铁磁性对应着高电阻率，弱铁磁性对应着低电阻率；而在5×10Mcm^-2的高注入剂量下则没有这样的规律。通过对退火条件的研究，发现在800℃下退火45s的样品具有较强的铁磁性和较低的电阻率，而退火90s的样品中铁磁性减弱，电阻率升高，揭示出注入剂量和退火条件是在对P型GaN薄膜进行磁性离子注入掺杂过程中的两个重要控制参量．     

p-GaN表面Ni/Au电极欧姆接触特性的Pt+注入改性研究

对p-GaN/Ni/Au(5/10nm)界面处进行Pt+注入,注入后的样品在空气中快速热退火处理5min,发现金属电极和p-GaN的欧姆接触特性得到明显的改善,接触电阻率从101-Ω·cm2数量级降低到10-3Ω·cm2数量级.通过研究在不同Pt+注入剂量(5×1015、1×1016、2×1014cm-2)和退火温度下接触电阻率的变化规律.在Pt+注入剂量为1×1016cm-2,300℃空气氛围中退火得到了最低的接触电阻率,为3.55×10-3Ω·cm2.探讨了Pt+离子注入引起欧姆接触改善的内在机制.     

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。     

用于非制冷热释电红外探测器的 PZT铁电薄膜研究

采用溶胶-凝胶和射频磁控溅射相结合的方法制备了PZT铁电薄膜．用溶胶-凝胶法制备一层PZT薄膜作为籽晶层,在衬底PZT(seed layer)／Pt／Ti／SiO2／Si上用射频磁控溅射过量10％Pb的Pb(ZrxTi1-x)O3(x=0．3)陶瓷靶生长厚500nm的PZT铁电薄膜．采用在450℃预退火,575℃后退火的快速分级退火方法对PZT铁电薄膜进行热处理．PZT铁电薄膜获得了较好的热释电性能,热释电系数、介电常数、介电损耗和探测度优值因子分别为P=2．3×10-8C·cm-2·K-1,ε=500,tanδ=0．02,Fd=0．94×10-5Pa-0.5．     

低能离子注入对聚吡咯甲烯的改性

利用低能氮离子对聚[(3乙酰基吡咯-2,5-二)对二甲氨基苯甲烯](Papdmabeq)薄膜进行了离子注入改性(注入能量为10～35 keV、剂量为1.2×1016～2.2×1017ions/cm2),研究了与材料三阶非线性极化率相关的物理量的变化规律.结果表明,氮离子注入使Papdmabeq薄膜的光电特性都发生了显著变化.适当能量和剂量的氮离子注入Papdmabeq薄膜后,薄膜中导电岛的数量增加,在聚合物分子链间形成了大的导电区域,导致其电导率显著提高.当注入离子的能量为25 keV、剂量为2.2×1017ionS/cm2时,Papdmabeq薄膜的电导率为9.2×10-4S/cm,比本征态Papdmabeq的电导率提高了5个数量级,且离子注入后薄膜电导率的环境稳定性优于经碘掺杂的Papdmabeq.氮离子注入可以使这种聚合物薄膜在可见光范围内的光吸收大幅度提高,使共轭程度得到显著增强.当注入离子的能量为35 keV、剂量为2.2×1017ions/cm2时,Papdmabeq的光学禁带宽度(Eg)由1.626 eV降低到1.340 eV.