MeV能量的重离子辐照GaN的HRXRD研究

分别进行了2.3 MeV20 Ne8+ 离子和5.0 MeV84 Kr19+ 离子辐照GaN样品的实验, 并对实验样品进行了HRXRD的分析。结果发现, 随着这两种离子辐照剂量的增大, GaN的HRXRD谱（0002）衍射峰的峰位出现了向小角侧有规律的移动, 并在较高剂量时衍射峰发生分裂。同时, 对衍射峰的峰位的移动和峰形的变化等现象反映的辐照损伤机制进行了研究, 并探讨了电子能损与核能损各自在晶格损伤中的作用。Irradiation experiments of gallium nitride (GaN) with 2.3 MeV20 Ne8+ and 5.0 MeV84 Kr19+ respectively were performed. The irradiated samples were analyzed using the high\|resolution X\|ray diffraction (HRXRD) spectrometry. It was found that the diffraction peak of GaN (0001) exhibited regular shift to smaller diffraction angles with the increase of ion fluence for the both ions, and the diffraction peak split into a few sub\|peaks at higher irradiation dose. Underlying mechanisms of the observed peak shift and split were investigated, the contributions of different energy losses to the damage accumulation in the irradiated GaN were discussed.     

低速高电荷态重离子辐照的GaN晶体表面X射线光电子能谱研究

利用低速高电荷态Xeq+和Pbq+离子对在蓝宝石衬底上生长的GaN晶体膜样品进行辐照,并利用X射线光电子能谱(XPS)对样品表面化学组成和元素化合态进行了分析.结果表明,高电荷态离子对样品表面有显著的刻蚀作用;经高电荷态离子辐照的GaN样品表面氮元素贫乏而镓元素富集;随着入射离子剂量和所携带电荷数的增大,Ga—Ga键相对含量增大;辐照后,GaN样品中Ga—Ga键对应的Ga3d5/2电子的束缚能偏小,晶格损伤使内层轨道电子束缚能向低端方向偏移.     

Kr离子注入SiC的拉曼光谱研究

应用拉曼光谱研究了5 MeV Kr离子（注量分别为5×1013,2×1014,1×1015 ions/cm2）室温注入6H SiC单晶及其高温退火处理后结构的变化。 研究表明, 注入样品的拉曼光谱中不仅出现了Si—C振动的散射峰, 还产生了同核Si—Si键和C—C键散射峰。 Si—C散射峰强度随退火温度升高而增强, 当退火温度高达1000 ℃时, 已接近未辐照SiC的散射峰强度。晶体Si—Si键散射峰强度随退火温度变化不大, 而非晶Si—Si键散射峰强度随退火温度的增加逐渐消失。相对拉曼强度（Relative Raman Intensity, 简称RRI）随注量的增加逐渐减小并趋于饱和, 且不同退火温度样品的饱和注量不相同; RRI随退火温度的增加逐渐升高, 这在低注量样品中表现得尤为明显。 低、中、高3种注量样品的RRI随退火温度的增加从重合逐渐分离, 并且退火温度越高, 分离越大。 Raman spectroscopy was used to study the structure changes of 6H SiC single crystal implanted with 5 MeV Kr (Krypton) at room temperature and subsequently annealed at high temperature. The Raman spectrum of the implanted SiC displays not only Si—C bonds vibration peaks, but also homonuclear Si—Si and C—C bond vibration peaks. Si—C bond vibration peaks gradually strengthen with increasing temperature. When annealing at 1000 ℃, the peak intensity of Raman spectrum is close to that of virgin specimen. It is found that crystal Si—Si bond vibration peaks do not change when annealing, but amorphous Si—Si bond vibration peaks disappear with increasing annealing temperature. The Relative Raman Intensity (RRI) values decrease with increasing fluence and tend to saturate, but the saturation fluences is different for various anneal temperature. The RRI values increases with raising annealing temperature, which is more obvious in low implanted specimens. At the same time, the RRI values separate gradually with increasing temperature and this phenomenon is strengthened by annealing temperature.     

高电荷态氙离子辐照下的6H碳化硅表面纳米结构变形（英）

高电荷态离子比普通的离子携带较高的势能,势能在材料表面的瞬间释放,能在材料表面形成nm量级的结构损伤。它在纳米刻蚀、小型纳米器件、纳米材料、超小尺寸半导体芯片制作、固体表面处理和固体结构分析等领域具有广泛应用前景。因此对高电荷态重离子（Xeq+）引起半导体材料表面（6H-SiC）纳米结构变形进行了研究。采用Xe18+和Xe26+离子,选取从11014到51015 ionscm-2逐渐递增的剂量,以垂直和倾斜60角两种入射方式辐照6H-SiC薄膜样品, 经原子力显微镜分析表明,辐照后的表面肿胀凸起。对于Xe18+离子辐照的样品,辐照区至未辐照区边界的台阶高度随离子剂量增加而连续增大,而对于Xe26+离子辐照的样品则先增加而后减小。在相同入射角和剂量条件下,Xe26+离子辐照样品形成的台阶高度大于Xe18+离子辐照形成的台阶高度,在相同离子和剂量的条件下,垂直照射时形成的台阶高度大于倾斜照射时形成的台阶高度。根据损伤机理和实验数据,首次初步建立了一个包括势能、电荷态、入射角和剂量等物理量的理论模型来预测高电荷态离子在半导体材料表面形成的纳米结构变形。暗示了高电荷态离子的潜在的应用价值及进一步研究的必要性。     

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.