磷分子离子(P2+)注入硅的损伤行为

本文研究了不同能量(5—600keV)和不同剂量(10¹⁴-10¹⁶atom/cm²)下的P₂⁺和P⁺注入〈100〉单晶硅后的损伤及退火行为。实验结果表明,P₂⁺注入所产生的损伤总是大于P⁺注入所产生的损伤。由移位效率之比N_D^*(mol)/2N_D^*(atom)所表征的分子效应随入射能量的改变而变化并在100keV(P₂⁺),50keV(P⁺)处达到极大值。P₂⁺与P⁺注入的样品,退火后的载流子分布也有某些区别。我们认为,产生这些分子效应的基本原因是位移尖峰效应,但当入射离子的能量较高时,还应该考虑离子、靶原子之间的多体碰撞效应的贡献。 关键词：     

背散射方法研究金属中注入轻离子分布

用能量为MeV量级的α粒子背散射方法测定了大剂量N⁺ (5×10¹⁷ atom/cm²,100keV)注入铁膜(厚约4000?)及铁块(工业纯)的注入离子的浓度-深度分布。由于大剂量杂质的注入,使基体背散射谱出现“凹坑”,提出了一种利用“凹坑”计算杂质分布的方法。 关键词：     

反冲原子对低速离子轰击Si表面时电子发射产额的影响

在兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源高电荷态原子物理实验平台上,用低能(0.75keV/u≤EP/MP≤10.5keV/u,即3.8×105m/s≤vP≤1.42×106m/s)He2+,O2+和Ne2+离子束正入射到自清洁Si表面时二次电子发射产额的实验结果.结果表明电子发射产额γ近似正比于入射离子动能EP/MP.在相同动能下,γ(O)γ(Ne)γ(He),对于原子序数ZP比较大的O2+和Ne2+离子,ZP大者反而γ小,这与较高入射能量时的结果截然不同.通过计算不同入射能量下入射离子的阻止能损S,发现反冲原子对激发二次电子的作用随入射离子能量的降低显著增大,这正是导致在较低能量范围内二次电子发射产额与较高入射能量时存在差异的主要原因.     

原子轨道强耦合方法研究He2+-H-碰撞的电荷转移过程

应用双中心原子轨道强耦合方法研究He²⁺-H^-碰撞的单次电荷转移过程.计算中,对入射粒子He²⁺,包含n=1~7的所有束缚态,计算的能量本征值与NIST标准数据在百分之几的精度内符合很好;对靶H^-,包括一个束缚态1s和五个连续态ns(n=2~6),束缚态能量与他人理论结果一致.在4~400 keV的入射粒子能量范围,计算单电子俘获过程的总截面及到各个壳层上的态选择截面.发现在较低的入射粒子能量,电子主要俘获到He⁺离子主量子数n=3~5的壳层,高能区俘获到n=2的壳层为主;对同一主量子数n,在低能区俘获到高角动量态(l=n-1,n-2)的电荷转移截面相对较大,在高能区主要俘获到l=1的p壳层.同时还计算入射粒子能量分别为4 keV和400 keV时,电子俘获到激发态辐射退激发产生的电荷转移发射光谱,并发现cascade效应的影响很大.     

He~+离子和Ar原子碰撞过程中激发态的研究

在He~+离子和Ar原子碰撞过程中,同样存在着电子俘获激发和直接激发两种过程。本文把实验结果同He~+离子和Ne原子碰撞体系进行了比较,发现:在入射离子速度较小时,实验所得到的Hel三重态发射截面要大得多;当入射离子He~+的速度大于一个原子单位(2.2×10~8cm/s)时,情况则相反。因此,在俘获电子过程中,势能亏损同He~+离子的入射速度是两个非常重要的因素,而且它们之间存在一个竞争过程。入射离子He~+的能量范围为70—150keV。     

离子辐照产生的空位型缺陷对Si中B原子热扩散的影响

使用二次离子质谱仪分析了附加的空位型缺陷对单晶Si中注入B原子热扩散的影响. Si中B原子是通过30keV B离子室温注入而引入的, 注入剂量为2×10¹⁴cm^－2. Si中附加的空位型缺陷通过两种方式产生: 一是采用40或160keV He离子注入单晶Si到剂量5×10¹⁶cm^－2,并经800°C退火1h; 二是采用0.5MeV F或O离子辐照单晶Si到剂量5×10¹⁵cm^－2.结果显示, 不同方式产生的附加的空位型缺陷均能抑制注入的B原子在随后热激活退火中发生瞬间增强扩散效应, 并且抑制的效果依赖于离子的种类和离子的能量. 结合透射电子显微镜和卢瑟福背散射分析结果对以上抑制效应进行了定性的讨论.     

用椭圆偏光法研究硅中砷离子注入的损伤和退火效应

我们用椭圆偏光法对As⁺离子注入Si的损伤和退火效应进行了测量。对As⁺注入能量为150keV、注入剂量为10¹⁶cm^-2的情况,测得的折射率分布呈现平台型,表明出现了非晶质层。在600—700℃间有一转变温度,高于此温度退火,可消除非晶质层。实验结果表明椭圆偏光法亦是测定辐射损伤的有用工具。 关键词：     

用紧耦合方法研究C4+和O6+与He原子碰撞

用双中心原子轨道紧耦合方法计算了C4+-He以及O6+-He碰撞的单俘获总截面,入射离子的能量范围为10～100keV/amu,所得计算结果在实验误差范围内与实验值很好符合.对满壳层入射离子,研究了单俘获截面随入射离子电荷态的变化,并讨论了原子轨道展开波函数数目对计算结果的影响.p     

低速~(84)Kr~(15+,17+)离子轰击GaAs单晶

用345 keV的Kr15+和340 keV的Kr17+离子以45fi角入射n型GaAs单晶(100)面,测量了表面形貌的变化和发射的375—500 nm Ga I和Kr II的特征光谱线.Krq+(q=15,17)离子轰击后表面形貌的变化主要取决于入射离子的电荷态q.离子沉积到靶表面的能量引起Ga原子激发,其辐射光谱为Ga I 403.2 nm和Ga I 417.0 nm.入射离子中性化过程中俘获GaAs导带电子形成高激发态原子,通过级联退激填充3p,4d等空穴,P壳层电子跃迁发射谱线为Kr II 410.0 nm,Kr II 430.4 nm,Kr II 434.0 nm和Kr II 486.0 nm,Kr II486.0 nm为较强谱线.实验结果表明,入射离子与GaAs单晶相互作用发射的可见光产额与入射离子的电荷态密切相关,较高电荷态Kr17+离子入射产生的光辐射产额大约为Kr15+离子的两倍.     

GeV能量的Fe离子在C60薄膜中的辐照效应研究

利用傅立叶转换红外光谱和Raman谱仪分析了0.98 GeV的Fe离子在电子能损Se为3.5 keV/nm时， 不同辐照剂量（5×1010 —8×1013 ions/cm2)下， 在C60薄膜中引起的辐照损伤效应。 分析表明， Fe离子辐照引起了C60分子的聚合与损伤。 在辐照剂量达到一中间值1×1012 ions/cm2， C60分子的损伤得到部分恢复， 归因于电子激发引起的退火效应。 通过对Raman数据的拟合分析， 演绎出Fe离子辐照在C60材料中形成的潜径迹截面或引起损伤的截面约为1.32×10-14 cm2。     

Mg+注入对GaN晶体辐射损伤的研究

在蓝宝石衬底上通过金属有机物化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)方法外延生长的GaN薄膜具有良好的结晶品质,xmin达到2.00%.结合卢瑟福背散射/沟道(Rutherford backscattering/channeling,RBS/C)和高分辨X射线衍射(high-resolution X-ray diffraction,HXRD)的实验测量,研究了不同剂量和不同角度Mg+注入GaN所造成的辐射损伤.实验结果表明,随注入剂量的增大,晶体的辐射损伤也增大,注入剂量在1×1015atom/cm2以下,xmix小于4.78%,1×1016atom/cm2是Mg+注入GaN的剂量阈值,超过这个阈值,结晶品质急剧变差,xmin达到29.5%;随机注入比沟道注入的辐射损伤大,且在一定范围内随注入角度的增大,损伤也增大,在4×1015atom/cm2剂量下偏离〈0001〉沟道0°,4°,6°,9°时的xmin(%)分别为6.28,8.46,10.06,10.85;经过700℃/10min+1050℃/20s两步退火和1000℃/30s高温快速退火后,晶体的辐射损伤都有一定程度的恢复,而且1000℃/30s高温快速退火的效果更好,晶体的辐射损伤可以得到更好的恢复.     

InSb中离子注入二次缺陷研究

本文用平面的透射电子显微术(TEM)、剖面的透射电子显微术(XTEM)以及卢瑟福背散射和沟道谱(RBS),研究InSb中离于注入Zn⁺,Mg⁺,Be⁺产生的二次缺陷。以及它们的退火特性。结果表明,轻离子Be⁺注入产生的二次缺陷比重离子Zn⁺注入产生的要少得多,而Mg⁺离子介于Be⁺离子和Zn⁺离子之间,在中等剂量下(1×10¹³cm^-2附近),注入损伤并不严重,而且容易恢复。从360℃到440℃之间作了退火温度的研究。从研究结果发现,退火温度以360℃为佳。离子注入InSb中的二次缺陷的形貌与Si中的不同,InSb中的二次缺陷以位错网为主,位错环所占比例不大且尺寸较小,而沉淀物和层错四面体也出现在其中。 关键词：     

H等离子体处理对Si中He注入空腔引起的效应

室温下分别采用40,160和1550 keV的He离子注入单晶Si样品到相同的剂量5×10¹⁶cm^-2,部分经He注入过的样品然后再分别接受高密度H等离子体处理.利用透射电子显微镜分析比较了随后800°C高温退火引起的空腔形成.结果表明,附加的H等离子体处理对空腔生长所产生的效应明显地依赖于He离子的能量.对于40 keV He离子注入,空腔的形成和热生长似乎不受H等离子体处理的影响,而对于160 keV He离子注入,附加的等离子体处理则促进了空腔的生长并伴随着空腔分布区域的变窄.对于1550keV He离子注入,H等离子体处理对空腔产生的效应介于40和160 keV注入情况之间.结合H等离子体处理在Si中所引起的缺陷的产生及其热演变过程对实验结果进行了讨论.     

He2+离子与H原子的重粒子碰撞电离过程

利用初态程函近似的连续扭曲波方法研究了He²⁺离子与Ｈ原子的碰撞电离过程. 计 算得到了入射离子能量从30keV/u到2000keV/u的碰撞电离总截面、随电离电子能量和角度变 化的一阶和二阶微分散射截面，及随入射离子能量变化的电离电子平均能量.计算的总电离 截面与其他理论和实验结果进行了比较，在入射离子能量大于100keV／u的能区，计算结果 与实验符合得很好；在较低的能区，各种理论结果之间有较大差别，计算结果比实验约小50 ％.利用计算的二阶微分散射截面讨论了软碰撞、电子俘获到入射离子连续态、两体相遇碰 撞等碰撞电离机理. 关键词： 重粒子碰撞电离 初态程函近似 总截面 一阶和二阶微分散射截面     

甲烷分子电子碰撞电离和解离的实验研究

本文利用反应显微成像技术(reaction microscope)研究了54 eV电子入射甲烷分子导致的电离解离过程,详细分析了电离解离产生的CH⁺₂,CH⁺,C⁺离子碎片的动能分布情况.实验结果表明,该入射能量下产生CH⁺₂,CH⁺,C⁺离子碎片主要贡献来自2a₁内价轨道电子的直接电离过程产生的离子态(2a< 关键词： 反应显微成像谱仪 电离解离 能量沉积 动能分布     

Debye等离子体中高能H++H碰撞激发过程的研究

利用碰撞参数玻恩近似方法研究了Debye 等离子体环境中高能H⁺+H的碰撞激发过程, 研究了不同Debye 半径下氢原子1s → 2p 的激发耦合相互作用矩阵元、入射粒子能量为160 keV/u 的激发电子跃迁概率以及入射粒子能量范围为100–1000 keV/u 的碰撞激发截面. 结果表明: 随着屏蔽效应的增强, 激发截面减小. 根据激发截面的公式以及计算结果详细分析了引起激发截面减少的原因. 入射粒子与激发电子之间的屏蔽相互作用势和靶的电子结构(波函数和能级) 对激发截面都有很重要的影响. 关键词： 等离子体 碰撞参数玻恩近似方法 碰撞激发截面     

低能氘团簇离子(d+3)诱发固体靶内D-D核聚变过程中的团簇效应研究

通过对由三个氘原子组成的氘团簇离子(d⁺₃)与三个分立的氘核(3d⁺)在轰击吸氘固体靶时所发生的D-D聚变反应率的差别的研究，进而揭示氘团簇离子在与固体靶中的氘核发生聚变反应时所体现出的团簇效应.实验结果显示，在10—40keV/d能区，每个氘团簇中的氘核(d⁺₃/3)所产生的聚变反应率高于具有相同速度的独立氘核(d⁺)所产生的聚变反应率.反之，在50—100keV/d能区，独立氘核比之于氘团簇中的单个氘核所产生的聚变反应率要高.两者之间的比值具有非常明显的能量相关性.这种团簇特性与团簇离子本身特性及固体靶环境等多方面因素有关.对其作用过程和实验中观测到的现象的实质做了具体讨论. 关键词：     

近玻尔速度Ne2+离子穿过碳膜引起的电子发射

本文测量了入射能为2–25 keV/u的Ne²⁺离子穿过不同厚度碳膜诱导的前向、后向 (分别对应出射表面和入射表面) 电子发射产额. 实验中通过改变炮弹离子的能量, 系统的研究了势能沉积、电子能损以及反冲原子对前向、后向电子发射产额的贡献. 结果表明, 离子的势能沉积只对后向电子发射有贡献, 前向、后向电子发射产额分别与Ne²⁺离子在薄膜出射、入射表面的电子能损近似成正比关系, 其中电子能损很低 (对应于离子能量很低) 的时候, 反冲原子对电子发射的贡献不能忽略. 关键词： 近玻尔速度 电子发射 电子能损 反冲原子     

高离化态Sq+与H2碰撞中Hr2+的库仑爆炸及解离过程研究

采用位置灵敏探测器和散射离子-反冲离子飞行时间技术测量了900?keV的Sq++H2碰撞产生的H+碎片的能量分布,实验表明部分Hr+2发生解离.基于蒙特卡罗方法,建立了程序模拟离子与分子碰撞中的反冲离子飞行时间谱.模拟结果与实验(S2++H2,S2++He)测量到的TOF谱进行了分析比较,并进行了定性讨论.     

keV质子辐照Kapton/Al的能量传输过程

采用TRIM和SRIM2003软件模拟计算了10—300keV能量区间质子辐照Kapton/Al的能量传输过程. 依据模拟结果选取了辐照能量参数, 在室温真空条件下, 采用空间综合辐照设备对Kapton/Al进行了质子辐照. 借助于表面红外光谱技术, 对Kapton的重要官能团特征峰做了定量分析, 通过特征峰处吸光度的变化得到了典型分子键的损伤截面. 平均损伤截面和电子能损的强烈依赖关系及TRIM计算结果一致说明keV质子辐照Kapton/Al的辐照损伤主要来自电子能损效应. 太阳吸收比的变化趋势和模拟结果都表明在入射能量80keV附近, 质子辐照Kapton/Al的辐照效应最大.