铝镁尖晶石中He离子注入引起损伤的退火行为研究

利用卢瑟福沟道背散射技术结合表面的原子力显微分析,对注He的铝镁尖晶石晶体的晶格损伤及表面形变随退火温度变化的关系进行了研究.结果表明,不同注入剂量的样品中晶格损伤和表面形变表现出显著不同的退火行为.分析认为造成损伤演化的这种差异与注入的He原子在晶体中不同的聚集状态有关. 关键词： 离子注入 He 尖晶石 卢瑟福沟道背散射     

不同剂量C离子注入Si单晶中Si1-xCx合金的形成及其特征

室温下在单晶Si中注入 (0 6— 1 5 ) %的C原子 ,利用高温退火固相外延了Si1-xCx 合金 ,研究了不同注入剂量下Si1-xCx 合金的形成及其特征 .如果注入C原子的浓度小于 0 6 % ,在 85 0— 95 0℃退火过程中 ,C原子容易与注入产生的损伤缺陷结合 ,难于形成Si1-xCx 合金相 .随注入C原子含量的增加 ,C原子几乎全部进入晶格位置形成Si1-xCx 合金 ,但如果注入C原子的浓度达到 1 5 % ,只有部分C原子参与形成Si1-xCx 合金 .升高退火温度 ,Si1-xCx 合金相基本消失 .     

原位退火温度对Mg_2Si薄膜结构及方块电阻的影响

采用磁控溅射法和原位退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备Mg_2Si半导体薄膜.首先在钠钙玻璃衬底上依次溅射一定厚度的Si、Mg薄膜,冷却至室温后原位退火4h,在400~600℃退火温度下制备出一系列Mg_2Si薄膜样品.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对Mg_2Si薄膜样品的晶体结构和表面形貌进行表征,利用四探针测试仪测试薄膜样品的方块电阻,讨论了原位退火温度对Mg_2Si薄膜结构、表面形貌及电学性能的影响.结果表明,采用原位退火方式成功在钠钙玻璃衬底上制备出单一相的Mg_2Si薄膜,退火温度为550℃时,结晶度最好,连续性和致密性最强,方块电阻最小.这对后续Mg_2Si薄膜器件的设计与制备提供了重要的参考.     

氦离子注入4H-SiC晶体的纳米硬度研究

4H-SiC晶体经能量为100 keV,剂量为3×10¹⁶ cm^-2的氦离子高温（500 K）注入后,再在773—1273 K温度范围内进行了退火处理,最后使用纳米压痕仪测量了样品注入面的硬度.测试结果表明,在500—1273 K温度范围内样品的硬度随退火温度升高呈现先增大后减小再增大的趋势,其中773 K退火样品的硬度增大明显.分析认为,退火样品的硬度变化是由退火过程中缺陷复合与氦泡生长导致样品内部的Si—C键密度、键长和键角改变引起的. 关键词： SiC 注入 氦泡 纳米压痕     

退火温度和溅射时间对磁控溅射法制备Mg2Si薄膜的影响

采用磁控溅射法和原位退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备 Mg2Si 薄膜。首先在钠钙玻璃衬底上交替溅射沉积两层Si、Mg 薄膜,冷却至室温后原位退火4 h,制备出一系列 Mg2Si 薄膜样品。通过 X 射线衍射仪(XRD) 、 扫描电子显微镜(SEM)对所得薄膜样品的晶体结构和表面形貌进行表征, 讨论了退火温度和溅射Si/Mg/Si/Mg 时间对制备 Mg2Si 薄膜的影响。结果表明,采用磁控溅射法在钠钙玻璃衬底上交替溅射两层Si、Mg 薄膜, 通过原位退火方式成功制备出单一相的 Mg2Si 薄膜,溅射Si/Mg/Si/Mg 的时间为12.5/9/12.5/9 min,退火温度为550 ℃ 时,制备的 Mg2Si 薄膜结晶度最好,连续性和致密性最强。这对后续 Mg2Si 薄膜器件的设计与制备提供了重要的参考。 积两层Si、Mg 薄膜, 冷却至室温后原位退火4 h, 制备出一系列 Mg2Si 薄膜样品. 通过 X 射线衍射仪(XRD) 、 扫描 电子显微镜(SEM)对所得薄膜样品的晶体结构和表面形貌进行表征, 讨论了退火温度和溅射Si/Mg/Si/Mg 时间 对制备 Mg2Si 薄膜的影响. 结果表明, 采用磁控溅射法在钠钙玻璃衬底上交替溅射两层Si、Mg 薄膜, 通过原位退火 方式成功制备出单一相的 Mg2Si 薄膜, 溅射Si/Mg/Si/Mg 的时间为12.5/9/12.5/9 min, 退火温度为550 ℃ 时, 制 备的 Mg2Si 薄膜结晶度最好, 连续性和致密性最强. 这对后续 Mg2Si 薄膜器件的设计与制备提供了重要的参考.     

快速热退火对Co/Si0.85Geo.15肖特基结电学特性的影响

用离子束溅射技术分别在SiO2和单晶Si衬底上沉积了Si1-xGex和Co薄膜.在不同温度下,对Co/Si1-xGex肖特基结进行快速热退火处理(RTA),对处理后的样品进行了表面形貌和电学测量.发现退火温度升高,样品表面粗糙度变大,理想因子也变大,但对肖特基势垒高度(SBH)的影响很小.分析认为,随着退火温度的升高,...     

注氦尖晶石的红外光谱研究

利用傅立叶变换红外光谱仪对注He尖晶石样品随退火温变化而引起光吸收性能的变化进行了研究。发现尖晶石样品在626.4cm^-1附近的吸收峰随注入剂量的增加向小波数方向移动,而在随后退火过程该吸收峰随退火温度的增加而向大波数方向回复。该吸收峰的回复行为依赖于注入剂量和退火温度。认为在626.4cm^-1附近吸收峰随注入剂量和退火温度的这种变化与尖晶石中He的俘获以及释放有关。     

充氚不锈钢中氦行为的实验研究

对充氚和未充氚的抗氢-2不锈钢(HR-2)样品进行退火处理,利用正电子湮没寿命谱技术以及金相检验技术探讨不锈钢中氦和微缺陷的相互作用行为.未充氚样品中,影响正电子寿命值的主要因素为杂质元素在晶界的析出.充氚样品实验中,退火温度小于300℃时,正电子寿命值的增加说明了氦泡的形成过程为非热形成,通过“冲出位错环”机制形成及长大;退火温度在300~600℃之间,充氚样品正电子寿命值的降低以及He的跃迁概率的计算结果,说明He原子通过热迁移至晶界;退火温度大于600℃时,热平衡空位浓度的计算结果以及正电子寿命值的增加说明热平衡空位开始发挥作用.     

高速率沉积磁控溅射技术制备Ge点的退火生长研究

采用磁控溅射技术在Si衬底上以350?C沉积14 nm的非晶Ge薄膜,通过退火改变系统生长热能,实现了低维Ge/Si点的生长.利用原子力显微镜(AFM)和拉曼(Raman)光谱所获得的形貌和声子振动信息,对Ge点的形成机理和演变规律进行了研究.实验结果表明:在675?C退火30 min后,非晶Ge薄膜转变为密度高达8.5×109cm-2的Ge点.通过Ostwald熟化理论、表面扩散模型和对激活能的计算,很好地解释了退火过程中,Ge原子在Si表面迁移、最终形成纳米点的行为.研究结果表明用高速沉积磁控溅射配合热退火制备Ge/Si纳米点的方法,可为自组织量子点生长实验提供一定的理论支撑.     

硅晶体表面石墨烯褶皱形貌的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学的方法和模拟退火技术从原子尺度分析研究了Si (100), Si (111)和Si (211)表面单原子层石墨烯的褶皱形貌及其演化特点. 研究表明, 分别置于Si晶体的三种不同原子表面的石墨烯都展现出原子尺度的褶皱形貌. 石墨烯与Si晶体表面原子的晶格失配是引起石墨烯褶皱的主要原因. 研究发现, Si晶体表面石墨烯的褶皱形貌强烈的依赖于退火温度. 石墨烯的褶皱形貌还将直接影响其在Si晶体表面的吸附稳定性. 这些研究结果有助于人们认识基于Si晶体衬底的石墨烯的结构形貌及其稳定性, 为石墨烯的进一步应用提供理论参考.     

碳化硅中氦离子高温注入引入的缺陷及其退火行为的光谱研究

对氦（He）离子高温（600 K）注入6H-SiC中的辐照缺陷,在阶梯温度退火后演化行为的拉曼光谱和室温光致发光谱的特征进行了分析.这两种方法的实验结果表明,离子注入所产生晶格损伤的程度与注入剂量有关;高温退火导致损伤的恢复,不同注入剂量造成的晶格损伤需要不同的退火温度才可恢复.在阶梯温度退火下呈现出了点缺陷的复合、氦-空位团的产生、氦泡的形核、长大等特性.研究表明：高温（600 K）注入在一定剂量范围内是避免注入层非晶化的一个重要方法,为后续利用氦离子注入空腔掩埋层吸杂或者制备低成本、低缺陷密度的绝缘层 关键词： 6H-SiC 离子注入 拉曼光谱 光致发光谱     

He离子注入ZnO中缺陷形成的慢正电子束研究

在ZnO单晶样品中注入了能量为20—100keV、总剂量为4.4×10¹⁵cm^-2的He离子.利用基于慢正电子束的多普勒展宽测量研究了离子注入产生的缺陷.结果表明，He离子注入ZnO产生了双空位或更大的空位团.在400℃以下退火后，He开始填充到这些空位团里面，造成空位团的有效体积减少.经过400℃以上升温退火后，这些空位团的尺寸开始增大，但由于有少量的He仍然占据在空位团内，因此直到800℃这些空位团仍保持稳定.高于800℃退火后，由于He的脱附，留下的空位团 关键词： 慢正电子束 ZnO 离子注入 缺陷     

Evolution of helium bubbles in nickel-based alloy by post-implantation annealing

Nickel-based alloys have been considered as candidate structural materials used in generation IV nuclear reactors serving at high temperatures. In the present study, alloy 617 was irradiated with 180-keV helium ions to a fluence of 3.6×10¹⁷ ions/cm² at room temperature. Throughout the cross-section transmission electron microscopy (TEM) image, numerous over-pressurized helium bubbles in spherical shape are observed with the actual concentration profile a little deeper than the SRIM predicted result. Post-implantation annealing was conducted at 700 ℃ for 2 h to investigate the bubble evolution. The long-range migration of helium bubbles occurred during the annealing process, which makes the bubbles of the peak region transform into a faceted shape as well. Then the coarsening mechanism of helium bubbles at different depths is discussed and related to the migration and coalescence (MC) mechanism. With the diffusion of nickel atoms slowed down by the alloy elements, the migration and coalescence of bubbles are suppressed in alloy 617, leading to a better helium irradiation resistance.     

Effect of helium concentration on irradiation damage of Fe-ion irradiated SIMP steel at 300℃ and 450℃

SIMP steel is newly developed fully martensitic steel for lead-cooled fast reactors and accelerator-driven systems.It is important to evaluate its radiation resistance via high flux neutron irradiation, where dense He atoms can be formed via(n, α) transmutation reaction. Co-irradiation with Fe and He ions, instead of neutron, was performed. Specimens were irradiated with 6.4-Me V Fe ions to the damage dose of 5 dpa at a depth of 600 nm. Three different helium injection ratios of 60-appm He/dpa(dpa: displacements per atom), 200-appm He/dpa and 600-appm He/dpa at a depth of 600 nm,were performed. Two different irradiation temperatures of 300℃ and 450℃ were carried out. The effect of helium concentration on the microstructure of Fe-irradiated SIMP steel was investigated. Microstructural damage was observed using transmission electron microscopy. The formed dislocation loops and bubbles depended on the helium injection ratio and irradiation temperature. Lots of dislocation loops and helium bubbles were homogeneously distributed at 300℃, but not at 450℃. The causes of observed effects are discussed.     

Si(113)表面原子结构的低能电子衍射研究

利用低能电子衍射(LEED)研究了离子轰击加退火处理的和淀积外延的两种Si(113)表面的原子结构。发现对于经750—800℃退火后的两种Si(113)表面,当其温度高于600℃时存在1×1非再构表面相。随着样品温度缓慢地冷却至室温,Si(113)-1×1表面经过3×1(约600—400℃)最后转变为3×2再构。当退火温度为600℃时,则只出现3×1再构,室温下的3×2和3×1表面都是很稳定的。讨论了表面杂质对Si(113)表面原子结构的影响。在衬底温度为580℃的Si(113)表面上进行淀积生长,当外延 关键词：     

氧离子注入纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能研究

在纳米金刚石薄膜中注入剂量为1012cm-2的氧离子,并进行700,800,900和1000?C的真空退火处理,系统研究薄膜的微结构和电化学性能结果表明,氧离子注入未退火(O120)和氧离子注入1000?C退火(O121000)电极的电势窗口分别为4.60 V和3.61 V,远大于其他电极的电势窗口,并且这两个样品的电极传质效率较高,说明氧离子注入和高温退火有利于提高电极的传质效率.红外光谱测试表明,样品O120和O121000的表面没有碳氢基团终止层,而其他样品均含有氢终止层,说明氧离子注入和高温退火破坏了薄膜表面含碳氢基团的氢终止层,提高了薄膜的电化学性能Raman光谱测试结果表明,金刚石含量较高、内应力较小和非晶石墨相无序化程度较大的样品具有较好的电化学性能;并且薄膜晶界处的非晶碳的团簇数量或者尺寸减小,样品的电化学性能提高.     

InSb(111)表面硫处理的研究

本文用俄歇电子能谱、X射线光电子能谱和紫外光电子能谱对用硫化铵溶液处理的InSb表面进行研究。结果表明,硫处理以后在样品表面生成。一层厚度约8?的硫化物钝化层,它对防止表面的氧化和碳沾污有明显的钝化作用。钝化层中,破原子既与锑原子成键,引起Sb3d芯能级发生1.9eV的化学位移;又与铟原子成键,引起In4d芯能级发生0.6—0.7eV的化学位移。350℃的真空退火使锑的硫化物发生分解。500℃退火没能使铟的硫化物完全分解,仍有一部分硫原子以铟的硫化物形式留在样品表面。 关键词：     

Ti离子注入和退火对ZnS薄膜结构和光学性质的影响

利用真空蒸发法在石英玻璃衬底上制备了ZnS薄膜,将能量80 keV,剂量1×10¹⁷ cm^-2的Ti离子注入到薄膜中,并将注入后的ZnS薄膜进行退火处理,退火温度500—700 ℃.利用X射线衍射（XRD）研究了薄膜结构的变化,利用光致发光（PL）和光吸收研究了薄膜光学性质的变化.XRD结果显示,衍射峰在500 ℃退火1 h后有一定程度的恢复;光吸收结果显示,离子注入后光吸收增强,随着退火温度的上升,光吸收逐渐降低,吸收边随着退火温度的提高发生蓝移;PL显示,薄 关键词： ZnS薄膜 离子注入 X射线衍射 光致发光     

Roles of local He concentration and Si sample orientation on cavity growth in amorphous silicon

(111)- and (100)-oriented Si samples were implanted with Si⁺ ions at 1 MeV to a dose of 1?×?10¹⁶?cm^?2 and with 5?×?10¹⁶ He⁺ cm^?2 at 10?keV or 50?keV and eventually annealed in the 800–1000°C temperature range. Sample characterisation was carried out by cross-section transmission electron microscopy, positron annihilation spectroscopy and nuclear reaction analysis. In addition to the formation of He bubbles at the projected range of He, bubbles were observed after solid-phase epitaxial growth (SPEG) of the embedded amorphous Si layer. The He threshold concentration required to obtain thermally stable bubbles in amorphised Si is between one and four orders of magnitude lower than in c-Si. Since bubble formation and growth take place in the a-Si phase, the interaction with SPEG during annealing was studied by considering (100) and (111) Si. Both the SPEG velocity and the resulting defects play a role on bubble spatial distribution and size, resulting in bigger bubbles in (111) Si with respect to (100) Si.     

碳在钼(100)和钼(111)表面上的超结构

用一定能量的氩离子束轰击含碳、氧的钼(100)和(111)表面,不能除去表面上的碳。而用能量为1千电子伏,束流为6微安的氮离子轰击10—15分钟,氮在表面的吸附达到饱和值。加热到400—600℃之间碳、氧从表面上基本消失,600—650℃之间吸附在表面上的氮大量脱附,即氮峰陡降到较低值,碳又偏析到表面上。加热到730℃和775℃氮从表面消失,分别得到碳在钼(100)表面上的p(2×2)和c(6×2)结构。而若将大量脱附氮的钼(111)表面,冷却到室温,氧又偏析到表面上。重新加热到650℃以上碳先从表面消失 关键词：