砷注入硅的激光退火和热退火特性

一、引 言 采用高功率的激光束辐照离子注入硅样品能够获得比热退火优越的电特性.利用离子束背散射分析技术,能够进行定量的非破坏性测量.一般说来,测量本身不会带来负效应[1].本工作采用离子束背散射技术和电特性测量,对注有砷离子的硅样品的退火行为进行了比较和分析.发现用大剂量(1×1016/cm2)注入的样品在1000℃下,经20分钟退火后,能够获得一个接近于理想的突变结.而红宝石脉冲激光退火,无论从注入损伤的恢复还是从载流子浓度方面来看,都比热迟火优越. 二、实验方法和实验条件的选择 实验样品选用P-型(111)硅单晶片,电阻率p=7-15Ω·cm…     

H+2,H+3团簇离子在沟道条件下的背散射质子产额测量

采用卢瑟福背散射方法,测得了每质子能量为650 keV的H+2,H+3团簇离子在Si晶体<100>和<110>沟道条件下的质子背散射能谱.结果发现,由于H+2,H+3团簇在晶体中的库仑爆炸和团簇效应,H+2的背散射质子产额大于H+的背散射产额,而H+3的背散射质子产额又大于H+2的背散射质子产额.通过计算,分别得到了H+2,H+3在<100>和<110>沟道方向的背散射质子产额相对于随机方向背散射产额之比随深度的分布.     

用离子背散射方法进行半导体材料的表面分析

一、引 言 单能离子束的背散射技术已广泛地应用到固体物理中.随着半导体技术的飞跃发展,背散射技术又与半导体物理的发展紧密地联系起来,使它成为研究半导体表面不可缺少的分析手段之一.在1973—1977年曾先后召开过三次有关离子束表面分析的国际会议[1-3],详细介绍了背散射技术及其在固体物理和半导体材料中的应用. 背散射分析方法的优点是:准确、简单、快速,测量时对样品没有破坏性,用这种方法分析过的样品可以再用其它方法进行分析,然后对分析的结果进行比较. 我们利用2.SMeV静电加速器产生的H”和 He+离子束对一些半导体材料的表面层…     

1000分辨率扫描离子显微镜

利用二次电子成象的扫描电子显微镜的分辨率一般可以达到几十埃,但利用二次离子成象的离子探针的分辨率多年来停留在1μm. 美国《今日物理》1982年7月号报道:芝加哥大学的R.L.Setti等和休斯(Hughes)研究实验室的R.Seliger等协作,利用高亮度离子源产生的离子束激发二次电子成象,     

用低能离子溅射剥层和高能离子背散射组合方法进行薄膜原位分析

介绍了将离子枪组合于卢瑟福背散射分析靶室中构成Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ／ＲＢＳ原位分析实验装置,用低能离子溅射剥层与高能离子背散射组合对薄膜样品进行成分和深埋层分析方法．给出了对样品分析的三个例子．对Ａｕ／Ｓｉ样品的分析着重讨论了Ａｕ在Ａｒ＋溅射剥层时的溅射速率;对Ｓｉ／Ｇｅ Ｓｉ／Ｓｉ和ＷＳｉｘ／ＳｉＯ２／Ｓｉ样品的深埋层分析,提高了样品分析的深度分辨率．讨论了这一Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ／ＲＢＳ组合分析方法的优缺点和在薄膜材料研究中可能的应用 关键词：     

国产氩离子枪的研发

氩离子枪主要由离子源、加速电极、聚焦透镜和控制电源构成,可以产生并发射氩离子束,用于样品的表面清洁处理、表面刻蚀或深度分析,是表面分析和纳米科技装置中的重要构成之一。文章介绍国产氩离子枪的设计原理和测试结果,氩离子的加速电压可达2 kV,在工作距离150 mm和氩气分压为2.0×10-3Pa的情况下,可产生4.5mA的氩离子束流,束斑的直径在10—20 mm之间可调。     

AlxGa1-xN晶体薄膜中铝含量的卢瑟福背散射精确测定

采用金属有机化合物气相淀积法在(0001)取向的蓝宝石衬底上生长一层 大约20 nm厚的AlN缓冲层, 在缓冲层上生长大约2 μm厚、 晶体质量良好的Al_xGa_1-xN外延层, 通过深紫外光致发光法测量发光峰的能量E_g 判断外延层中铝含量的均匀性, 取样品均匀性良好的氮铝镓外延片进行卢瑟福背散射(RBS)实验, 通过两个高能离子束实验室分别进行RBS随机谱分析, 每个实验室测量六个样品, 由分析软件拟合随机谱获得外延层中的x_Al. 并对样品的均匀性、堆积校准、计数统计、散射角、离子束能量与阻止截面 等影响测量结果准确性的不确定度来源进行分析. 结果表明, 采用入射离子⁴He, 能量为2000 keV, 散射角为165° 时, 氮铝镓外延片中铝含量(x=0.8) 的测量不确定度为2.0%, 包含扩展因子k=2. 关键词： 氮铝镓 卢瑟福背散射 测量不确定度 金属有机化合物气相淀积法     

叠片法测量“闪光二号”加速器的高功率离子束能谱

给出了利用叠片法测量“闪光二号”加速器高功率离子束能谱的基本原理及初步实验结果. 采用Ziegler的拟合公式编制程序计算了不同能量质子和碳离子穿过不同厚度Mylar膜后的能 量损失情况.在偏压法拉第筒阵列各个法拉第筒的准直孔前分别覆盖0—6μm厚的Mylar膜， 根据不同膜厚对应的信号衰减情况(叠片法)，得到了高功率离子束的离子能谱，离子的最高 能量>440keV，平均能量约为270keV，能量为200—300keV之间的离子数目最多，碳离子数和 90keV以下的质子所占总离子数的组分不多于32％.所测量离子能谱和离子数目随时间的分布 关系与二极管的电压和电流符合也较好.还将叠片法的测量结果与利用磁谱仪和采用飞行时 间法等的测量结果进行了比较，三种方法所得的测量结果基本一致. 关键词： 高功率离子束 离子能谱 法拉第筒 叠片法 能量损失     

离子束微探针及其扫描断层分析应用研究

以欧共体离子束物理及材料科学研究所的装置为例介绍了离子束微探针实验装置,给出了利用这一装置开展重离子弹性反冲核分析、研究氢在钛合金中的微观分布及其动力学行为的实验结果.该离子束微探针装置可以用来开展带电离子荧光分析、核反应分析、弹性反冲核分析、卢瑟福背散射分析及沟道效应和高离子束密度、大剂量离子注入等分析和研究工作.同时利用微束扫描分析可获得样品中元素的点、线、面分布信息.利用能量为16MeV、直径为3μm的Si5+离子束对钛合金中氢进行断层面扫描分析,观测到了氢在钛合金中的非均匀分布,揭示了氢在钛合金中的不同物理、化学状态与空间分布的相关性,为进一步研究钛的氢化和金属钛的表面腐蚀行为提供了科学依据. As an expmple, the nuclear micro-probe facility in the Forschungszentrum Rossendorf is introduced, which has a minimum beam size of 2 micrometers and can be used to perform particle induced X-ray emission (PIXE), nuclear reaction analysis (NRA), elastic recoil detection analysis (ERDA), Rutherford back scattering (RBS) and channeling etc. micro-beam analyses. By using single point, linear and lateral scanning, the elements composition and distribution in samples can be studied in micrometer scale...     

利用CR39上的径迹鉴别激光加速离子产物

分别利用单能的质子束及碳离子束辐照CR39,并制定了规范的刻蚀条件及流程。通过对处理完成后的数据进行详细处理,得到了质子及碳离子的径迹直径-能量的响应曲线,可用于确定CR39上质子或碳离子的能量。以此为依据,得到了鉴别CR39上质子及碳离子的有效方法。在激光加速离子的实验中,通过测量CR39上的径迹大小及相对灰度,利用本文给出的标定数据,确认了质子径迹,得到了实验的质子能谱。     

背散射电子成像在纳米多层膜形貌观察中的应用

本文以背散射成像技术在扫描电镜观察纳米多层膜形貌中的应用为背景,简要介绍了扫描电子显微镜背散射电子成像的工作原理,并从分析准确度、分辨率及取出角对背散射电子成像影响的3个角度研究了其在纳米多层膜表面形貌观察中的应用.结果表明:利用扫描电镜背散射电子成像技术可有效表征纳米多层膜样品微区成分变化,能够快速了解样品的组成和结构特征,其分析准确度、分辨率均在纳米量级.该方法可为纳米多层膜调制结构的表征及鉴别提供快速、简便、有效的分析手段.同时,对该技术的探讨将帮助物理学专业学生更好的理解背散射现象的物理机制,帮助材料专业的学生更好的应用该表征技术.     

H+2，H+3团簇离子在沟道条件下的背散射 质子产额测量

采用卢瑟福背散射方法，测得了每质子能量为650 keV的H⁺₂，H+₃团簇离子在Si晶体<100>和<110>沟道条件下的质子背散射能谱.结果发现，由于H⁺₂，H⁺₃团簇在晶体中的库仑爆炸和团簇效应，H⁺₂的背散射质子产额大于H ⁺的背散射产额，而H^{+< 关键词： 团簇 沟道效应 库仑爆炸 背散射}     

He,Au离子辐照AuCu_3致元素表面偏析

采用磁控溅射方法在单晶硅(111)衬底上制备了AuCu_3薄膜,用2 MeV He离子和1 MeV Au离子对薄膜进行辐照,用卢瑟福背散射对He,Au离子辐照前后AuCu_3薄膜近表面的成分变化进行了分析,对不同离子辐照导致的表面元素偏析行为进行了研究.结果表明:当2 MeV He离子辐照时,随着辐照剂量增大,观察到样品近表面Au元素偏析的趋势;当1 MeV Au离子辐照时,随着辐照剂量增大,观察到样品近表面Cu元素偏析的趋势,与He离子辐照相反.通过对He,Au离子在样品中产生的靶原子空位及其分布分析,发现靶原子空位浓度分布的梯度是导致两种不同表面元素偏析趋势的原因,空位扩散是其中的主要机理.     

频谱编码深度成像实验研究

频谱编码显微镜是用衍射光栅和光谱分析装置来获得显微图像.样品上不同的位置被不同的波长照明,通过对反射光光谱进行解码来得到空间信息.搭建了一个基于超连续光源和自制光谱仪的频谱编码显微成像系统,其横向分辨率为1.72±0.13μm(编码线方向)和1.26±0.08μm(垂直于编码线方向),测得不同横向位置处的轴向分辨率有差异.对离体猪肝组织不同部位进行了成像(可见血管、肝窦内皮细胞和肝细胞);对鸡心组织以10μm深度间隔进行成像,测得不同深度处结构信息不一样.结果表明,采用该频谱编码成像的方法能够进行高分辨的深度成像.     

强流脉冲离子束辐照混合双层靶的Monte Carlo模拟

采用Monte Carlo方法模拟强流脉冲离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.强流脉冲离子束与双层靶材相互作用过程中,随着离子的注入,高能离子束引起涂层原子与基体材料原子之间相互渗透和混合,同时离子能量沉积到靶材内一定深度,并呈规律性的空间分布.这种能量分布影响靶内两种材料的熔化或气化过程,并导致界面物质结合强度发生变化.利用建立的束流模型,计算束流在靶材内的能量沉积和分布状况及界面处级联碰撞对双层靶界面混合区的影响,得出强流脉冲离子束混合双层靶时级联碰撞不起主要作用的结论,离子流密度在100A·cm^-2~150A·cm^-2时对离子束混合最为有利.     

14N NMR作为一种氮含量定量分析的方法及其在检测几种腐殖酸样品中硝酸根离子含量上的应用

本文介绍了氮-14核磁共振技术作为一种氮含量定量分析的方法,并应用该技术检测了几种腐殖酸样品中硝酸根离子的含量.结果表明,液体氮-14核磁共振技术具有较高的灵敏度,其定量检测下限可达毫摩尔级(mmol/L),而且操作方便,对样品不具损伤性,还可以对同一样品中几种小分子氮化物同时进行定量检测,是一种较好的氮含量分析方法。     

利用离子-中性光解碎片符合成像研究离子光解动力学（英文）

本文对最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪进行升级,实现了探测离子光解反应的离子产物和中性产物速度影像的符合探测.实验上利用自制的低温圆柱形离子阱对制备的离子样品进行富集和冷却.从离子阱中引出的离子束准直后进入一组电势切换电极和离子速度聚焦成像系统开展激光光解实验.利用一组新设计的离子引出、加速和聚焦电场,离子束可以被加速至4500 eV以上,使中性解离产物获得足够的平动能而被位置灵敏的影像探测器直接探测.本文利用Ar_2~+离子的355 nm光解反应对升级后的装置进行测试.结果表明,光解产生的中性Ar原子和Ar~+离子产物的速度影像分辨率分别为△v/v≈1.6%和1.5%.     

硅化物薄膜的质子弹性散射分析

本文报道了一种分析硅衬底上SiN_x和SiO_x的N/Si和O/Si含量比的简便方法。用1.95MeV质子弹性散射测量薄膜(9000—15000)的组分比和厚度,实验值与2.1MeVHe的背散射分析(RBS)结果符合得很好;对微米以上厚度样品,MeVH束分析更为有利,这是与He束背散射分析互补的一种方法。文中给出了实验结果,并进行了讨论。 关键词：     

掺铒GaN薄膜的背散射/沟道分析和光致发光研究

采用背散射（RBS）/沟道（channeling）分析和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）研究了掺铒G aN薄膜的晶体结构和光致发光（PL）特性.背散射/沟道分析结果表明：随退火温度的升高， 薄膜中辐照损伤减少；但当退火温度达到1000℃，薄膜中的缺陷又明显增加.Er浓度随注入 深度呈现高斯分布.通过沿GaN的<0001>轴方向的沟道分析，对于900℃，30min退火的GaN:Er 样品，Er在晶格中的替位率约76％.光谱研究表明：随退火温度的升高，室温下样品的红外P L峰强度增加；但是当退火温度达到100 关键词： GaN Er 离子束分析 光致发光     

氘在碳钨共沉积层中的滞留行为研究

运用射频磁控溅射方法, 在氘氩混合气氛中制备了含氘碳钨共沉积薄膜. 利用离子束分析方法[卢瑟福背散射(RBS)和弹性反冲(ERD)]对薄膜样品的厚度、成分、 氘含量等进行了分析; 利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM), 分别分析了薄膜的结构和表面形态. 离子束分析发现, 氘原子更易被碳原子俘获位俘获, 并且氘含量会随着沉积温度的升高而降低; 其他镀膜条件固定的情况下, 不同混合气体压强下薄膜样品中的氘浓度在5.0 Pa处有一个峰值; 拉曼光谱分析显示, 沉积温度从室温升高到725 K时, 碳钨共沉积层中的类石墨化成分增加, 同时, 非晶化的程度也加剧; 扫描电子显微镜图像表明, 随着温度的升高薄膜表面被腐蚀的痕迹消失, 但是由于应力的改变表面出现了多处的凸起. 关键词： 氘滞留 碳钨共沉积 射频磁控溅射