注硅对SIMOX材料性能影响的研究

首先采用注硅的方法改进sIMOx（注氧隔离）SOI（绝缘体上硅）材料，对硅注入在SIMOX材料的绝缘埋层中形成的纳米硅团簇的条件和纳米团簇的结构进行了论述。并对埋层结构与抗辐射性能的机理进行了分析。最后，对利用注硅改进的SIMOX材料制备的MOSFET的辐射特性进行了报道。     

部分耗尽环栅CMOS/SOI总剂量辐射效应研究

采用硅离子注入工艺对注氧隔离(SIMOX)材料进行改性,在改性材料和标准SIMOX材料上制作了部分耗尽环型栅CMOS/SOI反相器,并对其进行60Co γ射线总剂量辐照试验.结果表明,受到同样总剂量辐射后,改性材料制作的反相器与标准SIMOX材料制作的反相器相比,转换电压漂移小的多,亚阈漏电也得到明显改善,具有较高的抗总剂量辐射水平.     

总剂量辐射下的NMOS/SOI器件背栅阈值电压漂移模型

SOI(绝缘体上硅)器件在总剂量辐照下的主要性能退化是由于SOI器件的背栅阈值电压漂移引起的背沟道漏电。本文首先采用二维有限元方法,对辐射在SOI器件的埋氧层中的感生氧化物电荷进行模拟,然后分析此氧化物电荷对器件的外部电学特性的影响,建立了器件在最劣偏置下辐射引起的背栅MOSFET的阈值电压漂移模型,提取背栅MOSFET受辐射影响参数,以用于在SOI电路设计中准确的评估辐射对SOI电路的影响。模拟数据和试验数据具有很好的一致性。     

注氮剂量对SIMON材料性能影响的研究

采用氧氮共注的方法制备了氮氧共注隔离SOI(SIMON)圆片,对制备的样品进行了二次离子质谱和透射电镜分析,并对埋层结构与抗辐射性能的机理进行了分析。结果表明,注氮剂量较低时埋层质量较好。机理分析结果表明,圆片的抗辐照性能与埋层质量之间存在很密切的关系,埋层的绝缘性能是影响器件抗辐射效应的关键因素。     

SOI NMOS晶体管在高剂量的X射线与60Coγ射线辐射作用下的背栅阈值电压漂移饱和效应的研究及比对

利用标准SIMOX材料制作了部分耗尽环型栅NMOS晶体管,并在ON偏置条件下分别对其进行了10keVX射线及^60Coγ射线总剂量辐照实验。实验结果表明,在两种辐射条件下NMOS晶体管的背栅阈值电压漂移量都会随着辐照剂量的升高而趋于饱和。实验分析并研究了这种现象的机理,并发现在较低的辐照剂量下^60Coγ射线造成的背栅阈值电压漂移量较大,但在高剂量条件下X射线造成的漂移量将超过^60Coγ射线。     

离子注入硼、氮后纯铁表层的组织结构与性能

本文对纯铁进行了硼、氮离子注入试验，利用透射电镜和ｘ射线衍射仪分析了纯铁注入层的组织结构，而且对纯铁注入层的硬度和耐蚀性进行了测试。结果表明：纯铁注入硼离子后表层形成了弥散的ＦｅＢ相，晶界处形成了较粗大的Ｆｅ２Ｂ相；注入硼离子后再注入氮离子进一步形成了Ｆｅ２Ｎ和Ｆｅ３Ｎ相。硼、氮离子注入明显提高表层的硬度，显著地提高纯铁表层的耐蚀性。     

电子束辐射硫化SBR/SiO2复合材料的性能

与硫磺硫化、过氧化物硫化相比,电子束辐射硫化(辐射剂量200kGy)的SBR/SiO2复合材料具有最大的拉伸强度和撕裂强度。核磁交联密度测定仪测试表明,电子束辐射硫化、硫磺硫化、过氧化物硫化的SBR/SiO2复合材料的交联密度分别为15.6×10-5mol/cm3、11.7×10-5mol/cm3和24.4×10-5mol/cm3;随着交联密度的增大,SBR/SiO2复合材料的硬度增大,扯断伸长率减小。O3老化试验表明,电子束辐射硫化SBR/SiO2复合材料具有优良的耐臭氧老化性能,O3老化后的拉伸强度和扯断伸长率下降幅度很小;硫磺硫化SBR/SiO2复合材料的耐臭氧老化性能较差,O3老化后的拉伸强度和扯断伸长率大幅度下降。     

电子束辐射对玻纤/尼龙6复合材料性能的影响

利用电子束对30wt%玻璃纤维(GF)/尼龙6(PA6)复合材料进行辐射交联改性,研究了敏化剂的用量、辐射剂量等对GF/PA6复合材料的结构、力学性能、吸水性能以及热稳定性的影响,并通过SEM对复合材料的交联结构及燃烧后形成的炭层进行了观察。结果表明:当三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)含量为1wt%、辐照剂量为50kGy时,GF/PA6的拉伸强度、弯曲强度、常温及低温冲击强度分别提高了15.7%、43.2%、18.7%和17.3%;随着辐照剂量的增加,GF/PA6复合材料的交联密度不断增大;GF/PA6复合材料燃烧后会形成致密炭层,可以有效地减缓乃至消除尼龙6燃烧时形成的熔滴。     

氮离子注入浓度对弹条钢基体Cr/CrSiN复合涂层的摩擦学性能影响研究

在轨道用扣件弹条钢(60Si2Cr)上注入不同浓度的氮离子,用电弧离子镀技术沉积了Cr过渡层,并在其上制备了CrSiN/Cr复合涂层。在UMT-3多功能摩擦磨损机上对复合层进行了法向载荷为20N的摩擦磨损实验,探讨了经不同氮离子注入浓度后Cr/CrSiN复合涂层摩擦磨损行为和损伤机理,研究发现,经氮离子注入后,复合涂层表面硬度明显的增加,随着离子注入浓度的升高涂层的耐磨性逐渐提高,其磨损机制主要为剥落和磨粒磨损。     

PNIPA/PEG多孔智能水凝胶的辐射合成与性能研究

采用辐射法合成了一系列具有合适相变温度和快速响应性能的PNIPA/PEG多孔智能水凝胶,用红外光谱分析了水凝胶的结构,并测定了水凝胶的溶胀动力学、平衡溶胀率和退溶胀动力学,研究了辐射剂量和成孔剂分子量对凝胶性能的影响.结果表明,PEG分子仅在聚合交联过程中充当成孔剂,不参与反应,反应后被除去;PNIPA/PEG水凝胶的平衡溶胀率(SR)随辐射剂量的升高而减小,其最低临界相转变温度(LCST)在37℃左右,且基本不受辐射剂量的影响;溶胀性能随着PEG分子量的增大而提高.     

注硅工艺对UNIBOND SOI材料抗辐照性能的影响

SOI材料天然具有抗瞬时辐射的能力，而通过特定的改性处理后，SOI的抗总剂量能力也可以得到大幅度的提高。SOI材料主流的制备方法包括SIMOX（注氧隔离方法）和UNIBOND SOI（智能剥离方法制备）。在SIMOX SOI的抗辐射加固领域，采用氮离子注入、氮氧共注入以及硅离子注入的方法都曾取得过很有效的结果。采用硅离子注入的方法对UNIBOND SOI进行了抗总剂量加固。采用P-MOS的表征方法对加固前后的样品进行了比较和分析，在HP-4155B半导体测试仪上得到的I-V曲线和提取的参数表明，注入的离子有效地减少了埋层中积累的正电荷得，圆片抗总剂量能力得到了大幅度提高。初步的理论分析表明是注入的硅离子形成的纳米团簇起到了俘获正电荷的作用。     

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.     

不同能量氮氧共注入形成的多层SOI结构

将氮和氧离子在不同能量下依次注入于硅片,并经1200oC,2h高温退火后,形成具有含有中间硅层的夹心埋层SOI结构。对该样品做俄歇电子能谱(AES)、剖面透射电镜(XTEM)、二次离子质谱(SIMS)和击穿场强等测试,表明退火后形成具有Si-N-O、Si和Si2O夹心埋层的SOI结构。其击穿场强最大为5×106V/cm,与普通剂量SIMOX的相当。测试还发现氮在界面处有明显的富集效应,而且其在前界面的富集行为明显大于其在后界面的。     

不同栅结构的部分耗尽NMOSFET/SIMOX的总剂量辐照效应研究

研究了在改性注氧隔离(SIMOX)材料上制备的具有环栅和H型栅结构的部分耗尽NMOS晶体管在三种不同偏置状态的总剂量辐照效应.实验表明在10keV的X-射线总剂量辐照下,器件的背栅、正栅阈值电压负向漂移和漏电流都控制在较小的水平;在2Mrad(SiO2)的辐照下仍能正常工作.研究证实了无论哪种栅结构,对于背栅,PG均为最劣偏置,其次是OFF偏置,而ON偏置下器件受辐照的影响最小;而对于正栅,ON均为最劣偏置.通过拟合计算出了绝缘埋层(BOX,即埋氧)中的饱和净正电荷密度Not和空穴俘获分数α.     

Wear resistance of TiN coatings implanted with Al and N ions

Titanium nitride (TiN) coatings were prepared on HS 6-5-2 high-speed steel cutting inserts and next implanted either with Al ions (fluence 2×10¹⁷ ions/cm²) or with Al and N ions (fluence (1+1)×10¹⁷ ions/cm²) on the rake face. Microhardness and friction coefficient of the implanted surfaces were examined. A noticeable increase of microhardness in Al implanted inserts has been observed.The elemental composition and structural properties of the surface layer were examined by glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES) and gliding angle X-ray diffraction (XRD).The tests of turning of 40 H constructional steel with the cutting inserts have shown an improvement in the implanted inserts, especially marked in those implanted with Al+N.     

纳米 MOSFET/SOI器件新结构

重点介绍器件进入纳米尺度后出现的MOSFET／SOI器件的新结构，如超薄SOI器件、双栅MOSFET、FinFET和应变沟道等SOI器件，并对它们的性能进行了分析。     

Y3+:PbWO4晶体低剂量辐照行为研究

三价稀土离子（La^3 ,Lu^3 ,和Y^3 等）掺杂显著地提高了钨酸铅晶体的辐照硬度,但是部分Y^3 掺杂钨酸铅晶体表现出特殊的低剂量辐照行为,即光产额辐照后升高,并且辐照硬度对退火温度较敏感,研究研究挑选了存在这一现象的Y^3 :PbWO4晶体,测试冰同温度的退火处理对晶体透过率,光产额和辐照硬度的关系,发现,辐照后光产额升高的现象同时存在于晶体的晶种端,而不是只集中在晶体顶端,并且和辐照前后晶体在400－500nm波段附近的透过率变化有关;生长态Y^3 :PbWO4晶体中导致430nm吸收带的色心的稳定性很低,低剂量辐照对该色心有“漂白”作用,辐照剂量率加大则晶体表现出光产额的降低,分段晶体的系列退火实验解释了辐照硬度对退火温度较为敏感这一现象,为进一步深入研究提供了实验基础。     

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.     

Characterisation of ultra-shallow disorder profiles and dielectric functions in ion implanted Si

Ultra-shallow (below 20 nm) disorder profiles have been characterized by spectroscopic ellipsometry (SE). The implanted depth region has been divided into sublayers with dielectric functions calculated by the effective medium approximation using single-crystalline and disordered components. The damage depth profile has been parameterized using a box model, an independent multilayer model, a graded multilayer model, an error function, and Gaussian profiles. Literature values and Tauc-Lorentz (TL) parametrization as well as multi-sample and single-sample approaches have been compared to describe the dielectric function of the disordered component. The distribution of the implanted ions and/or damage have been cross-checked using medium energy ion scattering (MEIS), transmission electron microscopy and Monte Carlo simulations. We found a good agreement in the damage profiles obtained by the different methods. There is an offset between the SE and MEIS damage profiles due to the fact that SE is very sensitive to the surface roughness, in contrast to MEIS. The correlation between this offset and the surface roughness has been investigated using atomic force microscopy.