低能低剂量注水形成SOI结构材料的研究

采用无质量分析器的离子注入机，以低能量低剂量注水的方式替代常规SIMOX注氧制备SOI材料，测试结果表明，此技术成功地制备了界面陡峭，平整，表层硅单晶质量好的SOI结构材料，在剂量一定的条件下，研究不同注入能量对SOI结构形成的影响，使用剖面透射电镜技术（XTEM）和二次离子质谱技术（SIMS）等测试方法对注入样品和退火后样品进行分析，结果表明，表层硅厚度随注入能量增大不断增大；埋层二氧化硅厚度相对独立，仅在超低能（50keV)低剂量情况下厚度出现明显降低；埋层质量（包括界面平整度，硅岛密度等）与注入能量变化相关。     

注入能量对304不锈钢离子注N表面改性层组织与性能的影响

注入能量对离子注入影响明显,但目前探究注入能量对304不锈钢离子注N层影响报道较少。研究在N剂量相同的情况下,离子注N时不同注入能量(30~75 keV)对304不锈钢表面改性层的组织及性能的影响。采用离子注入软件SRIM2013模拟离子注入对304不锈钢的注N深度,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪、X射线衍射仪(XRD)、万能摩擦磨损试验机对表面改性组织、硬度、相结构、摩擦系数进行测试,并对微观机理进行了分析与讨论。研究表明:在相同剂量下(9.0×10~(17)cm~(-2)),在注入能量范围为30~60 keV时,表面生成了γN相。但随着注入能量达到75 keV,304不锈钢表面出现多孔形貌,且硬度、摩擦系数等力学性能下降。经注入能量60 keV注N后,所得注N试样的显微硬度约为基材的1.9倍,摩擦系数有所降低,从基材的0.62下降为注N后的0.32;注入能量60 keV是离子注入的最佳注入能量。     

Zn离子注入GaP

为了研究结型发光材料的性能,进行了Zn离子注入到n型GaP中的试验。由于Zn离子对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体是P型掺杂物,因此,Zn离子注入到n型GaP晶体中,经真空退火可形成p-n结,在适当条件下即可发光。从而证实了Zn离子已经注入到了GaP晶体中。Zn离子的注入能量为180keV,注入剂量是1×1016cm-2；所用n型GaP是合成溶质扩散法(SSD)制成；注入样品的保护层使用高频溅射SiO2,膜厚9000A。注入后的退火是在真空度为10-5乇的石英管中进行,退火时间为30分钟和40分钟两种,退火温度为1000℃。退火后,用铁氰化钾配方对样品染色。金相显微镜测量结果为5μm,证明Zn离子注入后形成了p-n结。又用探针法使样品发光,光呈红色。对样品进行了光激发光的测量,光激是Ar 离子激发,波长在77k下4880A,测出了PL光谱,峰值波长为6648A和5760A。同样条件下,对纯高阻GaP材料经Zn离子注入后并不发光。对注入后的样品进行了背散射测量,使用1．5MeV的He 4离子入射,样品的面积为1mm2,用200道分析器检测,每道能量为8 keV,测得了样品的组分比,说明P的组分比Ga的组分多一些,所以样品的配比有待进一步改善。本试验指出：Zn注入GaP在上述条件下能形成发光的p-n结。还指出Za离子注入到GaP中,退火温度高于800℃时(如1000℃),只要保护层作得好,真空度足够高(10-5乇以上)对制成发光结是很有利的。     

离子注入硅橡胶和聚氨脂表面改性的研究

研究了离子注入医用高分子材料硅橡胶,聚氨脂表面浸润性和白蛋白吸附性的变化。硅橡胶样品分别在40,60,80,100keV能量下注入N~+和Ar~+、注入剂量为2×10~(12)～2×10~(17)cm~(-2),聚氨脂样品在60～100keV能量下注入Si~+,剂量为2×10~(13)～2×10~(16)cm~(-2)。注入后的样品测量了水接触角和白蛋白吸附量。结果表明:随注入剂量增加硅橡胶表面与水的接触角从86°下降到59°;聚氨脂样品的水接触角从84°下降到69°。用傅立叶变换衰减全反射红外光谱(FT-IR-ATR)研究了注入后表面的键合状态。发现离子束轰击打断了一些表面的化学键,在表面形成了一些自由基。对Si~+注入的聚氨脂样品作了顺磁共振分析,发现表面的自由基随注入剂量增加,强度增加。用扫描电子显微镜观察了注入后的表面形貌。     

Mn注入 n型 Ge单晶的特性研究

采用离子能量为 100keV,剂量为 3× 1016cm- 2的离子注入技术,室温下往 n型 Ge( 111)单晶 衬底注入 Mn+离子,注入后的样品进行 400℃热处理.利用 X-射线衍射法 (XRD)和原子力显微 镜( AFM)对注入后的样品进行了结构和形貌分析, 俄歇电子能谱法 (AES)进行了组分分析,交变 梯度样品磁强计( AGM)进行了室温磁性测量.结果表明原位注入样品的结构是非晶的,热处理后 发生晶化现象.没有在样品中观察到新相形成. Mn离子较深的注入进 Ge衬底,在 120 nm处 Mn原子百分比浓度达到最高为 8%.热处理后的样品表现出了室温铁磁特性.     

离子注入法增强YIG单晶薄膜的磁光效应

利用离子注入技术，将Ce^ 3离子注入到YIG单晶薄膜中，剂量为10^14-10^16ion/cm^2，能量为500keV。对注入前后的样品进行光吸收谱测量，发现注入后的样品光吸收有明显的增加，且样品颜色变深，对样品进行高温退火，可有效地降低光损耗，离子注入样品磁光特性测量表明Ce^ 3薄膜有很大的磁光增强作用，且法拉第旋转角随注入剂量增加而增大。     

氧离子注入增强尼龙1010的耐磨性

用能量 4 5 0keV ,剂量 1× 10 15/cm2 和 5× 10 15/cm2 及能量 10 0keV ,剂量 3×10 16 /cm2 的氧离子分别对尼龙 10 10进行O+注入改性。以HastC合金球为上球样 ,分别与注入及未注入尼龙 10 10下盘样组成摩擦副 ,在销盘摩擦试验机上评价它们在干摩擦及水润滑条件下的摩擦磨损行为。用扫描电镜 (SEM )观察注入及未注入样品磨损前后表面形貌。研究结果发现 :几种工艺的O+注入均增强了尼龙 10 10的耐磨性 ,提高注入能量比增加注入剂量对增强尼龙 10 10的耐磨性更有效。随着注入样品磨损量的减少 ,与其配摩合金球的磨损量增大。未注入样品的磨损主要表现为粘着、犁沟及塑性变形 ,注入样品的磨损主要为疲劳及三体磨粒磨损。     

La、O+双注入硅基薄膜室温可见光致发光研究

测量了用离子注入方法将La、O+双注入硅基样品在室温下的光致发光(PL)谱,实验结果表明它们均具有蓝、紫发光峰,且发光稳定.在一定范围内发光效率随退火温度和注入顺序的不同而变化.用原子力显微镜观察了不同条件下制备的样品的表面形貌,并对样品的发光机理作了初步探讨.     

Xe+离子注入对单晶YSZ光学性能影响的研究

单晶YSZ(ytttia-stabilized cubic zirconia)在注入能量为200keV的Xe+离子后由无色透明变成紫色透明,吸收光谱测试表明,当注量达到1×1016cm-2时,开始出现吸收峰,并且吸收强度随注量增加而增大.对注量为1×1016cm-2和1×1017cm-2的样品,吸收带峰值分别位于522nm和497nm.吸收带可能与氧空位捕获电子形成的F型色心和氧离子捕获空位形成的V型色心有关.注入注量为1×1016cm-2样品的荧光测试表明,荧光光谱均为400～600nm范围内的宽发射带.注入注量为1×1017cm-2的样品没有荧光现象产生,可能是由于辐照损伤严重,缺陷浓度增大所致.     

离子注入制备掺Er富硅氧化硅材料光致发光

利用离子注入方法制备了掺Er富硅氧化硅材料,用XRD,TEM方法研究材料微观结构,并测量了样品的光致发光(PL),研究了发光强度随测量温度的变化。试验表明:在1173K以上退火,注入硅集聚,形成φ(2-4)nm的纳米晶硅(nc-Si),纳米晶硅外面包裹非晶硅(a-Si),注入的Er离子分布在非晶硅中。通过非晶硅与硅纳米晶相耦合,非晶硅吸收部分硅纳米晶对Er的激发能量,降低了Er的激发效率;在T>150K时,激发态Er与非晶硅间的能量背迁移降低了Er的发光效率。     

Mn注入n型Ge单晶的磁性研究

利用离子注入方法,以离子能量为100keV,剂量为3×1016cm-2,室温下往n型Ge(111)单晶衬底注入Mn+离子,注入后的样品分别在400和600℃氮气氛下进行热处理.利用交变梯度样品磁强计室温下对样品进行了磁性测量,利用X射线衍射法分析了样品的结构特性,俄歇电子能谱法分析了热处理样品的组分特性.磁性测试结果表明热处理后的样品表现出室温下的铁磁性.结合样品的组分、结构特征进行磁性分析后认为样品在热处理后形成铁磁性半导体MnxGe1-x结构可能是样品表现室温铁磁性的主要原因.     

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.     

测量行波管电子注的减速电场能量分析器的研究

为测量行波管电子注的能量分布,本文设计和验证了一个减速电场能量分析器(retarding field energy analyzer,RFEA).该能量分析器由一个连接负偏压的减速环、一个电子注采样方孔和一个电荷收集极构成,通过调节减速环的负偏压,选择相应能量的电子,就得到电子注的能量分布.计算机仿真结果表明该分析器对于低能量(几千电子伏到10 keV)的电子注具有良好的分辨率.实验测量了一个导流系数为0.45 μP的宽带行波管电子枪发射的电子注的能量分布,实验数据与仿真模拟结果具有较好的一致性.     

钇硅化物的合成及相变研究

利用离子注入的方法在Si（111）衬底上制备出了具有六方结构的稀土硅化物YSi₂埋层,并对其进行了结构及电学特性的研究.钇注入剂量为1×10¹⁸Y⁺cm^-2,注入能量为100keV.利用X射线衍射（XRD）及卢瑟福背散射技术（RBS）得到了注入样品的结构相.结果显示,在对衬底Si进行Y离子注入的过程中就已经形成了YSi₂相,在随后的红外光辐照退火过程中,样品呈现出了取向生长的趋势.利用RBS的测量分析了注入层中的Y离子在样品不同深度处的浓度分布.利用四探针法对刚注入的样品进行了红外光辐照过程中的原位方块电阻测量,结果显示,当退火温度升到160℃时,样品中形成了斜方的YSi亚稳相;而240℃则对应着YSi-YSi₂的相转变点。     

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.     

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.     

银离子注入ABS树脂抗菌性能研究

用MEVVA源将银离子注入ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)树脂表面,研究在注入剂量为1.0×1016ions/cm2、注入能量由5 keV到30 keV材料的抗菌性。通过X射线光电子能谱(XPS)及拉曼(Raman)光谱对样品表面进行了表征,并测试样品的疏水性和抗菌性。结果表明:载能离子导致ABS树脂表面部分化学键断裂,并出现失氢、富碳,而银以离子形式存在其氧化物中;材料表面的接触角变大,由亲水性材料变为疏水性材料;银离子注入后材料具有良好的抗菌性能,抗菌效果随着离子注入能量的增加呈现降低趋势。     

银离子注入热解碳的抗菌性研究

本文用革兰氏阳性菌-金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性菌-大肠杆菌研究了注银医用热解碳的抗菌性。注入银离子的能量为70 keV,剂量分别为5×1014、1×10155、×1015、1×1016、5×1016ions/cm2。用卢瑟福背散射分析(RBS)和X射线光电子能谱(XPS)对注银热解碳的表面进行了微观分析。抗菌实验结果表明,样品的抗菌率随着注入剂量的增大而增大,当注入剂量高于1×1016ions/cm2时,注银热解碳对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率接近100%。RBS和XPS分析结果表明,银离子注入到热解碳表层,且浓度随注入剂量的增大而增加,富银的表面层起到抑菌和杀菌作用。     

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．     

离子注入尼龙6的摩擦磨损性能

用高能离子注入机对尼龙 6进行N+ 注入改性 ,注入能量为 45 0keV ,剂量分别为 2 .5× 10 15/cm2 和 1.2 5× 10 16/cm2 。以ZrO2 及Si3 N4球为上球样 ,分别与注入尼龙 6下盘样组成摩擦副 ,在销盘摩擦实验机上评价它们在干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明 ,N+ 注入提高了尼龙 6的摩擦系数 ,增强了尼龙 6的耐磨性 ,高剂量注入样品的耐磨性高于低剂量注入样品。未注入样品的磨损主要表现为粘着、塑性变形和疲劳 ,注入样品的磨损主要为磨粒磨损和塑性变形