Si离子注入和H等离子体处理对单晶Si中空腔生长的影响研究

室温下首先采用160keVHe离子注入单晶Si样品到剂量5×10¹⁶ions/cm²,部分样品再接受80keVSi离子辐照到较高的剂量5×10¹⁵ions/cm²或接受高密度H等离子体处理.应用透射电镜观测分析了800℃高温退火引起的空腔的形成形貌.结果表明,附加Si离子辐照或H等离子体处理会影响Si中空腔的生长.就Si离子附加辐照而言,由于辐照引入富余的间隙子型缺陷,因此,它会抑制空腔的生长,而高密度H等离子体处理则有助于空腔的生长.定性地讨论了实验结果.     

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.     

He注入单晶Si表面形貌的变化研究

沿Si的（100）面注入He离子, 能量为30 keV、 剂量为5×1016 ions/cm2。 注入后样品切成几块, 在真空炉中分别做退火处理, 退火温度从600 ℃到1 000 ℃, 退火时间均为30 min。 利用原子力显微镜研究了各个样品表面形貌的演化。 发现样品表面形貌与退火温度相关联。 假设在气泡中He原子与空位的比值很高, 导致样品内部存在高压的He泡, 从而使样品表面形貌发生变化。 探讨了在Si中He泡随退火温度的演化和He原子在材料中的释放机制及其对表面的影响。     

离子辐照对单晶Si中预注入B原子扩散的影响

室温下使用MeV能量级Si,F和O离子对5keV B离子预注入后的n-型单晶Si(100)进行了辐照,应用二次离子质谱仪测试分析了掺杂物B原子的分布剖面及其变化.结果表明,高剂量Si,F和O离子的附加辐照可以抑制热激活退火中B原子发生的瞬间增强扩散.在相同的辐照条件下,Si近表面区域中SiO₂层的存在更有助于限制B原子的瞬间增强扩散.结合卢瑟福沟道背散射分析和DICADA程序计算对实验结果进行了讨论.     

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.     

Ar离子辐照单晶Si引起的顺磁缺陷研究

采用电子顺磁共振研究了112MeVAr离子50K以下的低温辐照的单晶Si中缺陷产生和退火效应.结果表明:Ar离子辐照Si引起了中性四空位(Si-P3心).非晶化区域等缺陷的形成,Si-P3心分布在电子能损起主导作用的辐照区域,并在200℃的退火温度消失,伴随着四空位的退火,复杂的空位团,如Si-P1心.Si-A11心等出现,并保持到较高的温度.孤立的非晶区域的完全再结晶发生在350℃左右的退火温度,理论估算表明低剂量Ar离子辐照Si产生的非晶区域的半径分布在16-20A之间,定性地讨论了结果.     

H8Si8O12和H8Si7TiO12 团簇的几何构型和电子结构的从头算研究

应用ＨＦ、ＭＰ２和杂化的Ｂ３ＬＹＰ方法,使用３－２１Ｇ基组,对Ｈ２Ｓｉ８Ｏ１２和Ｈ８Ｓｉ７ＴｉＯ１２团簇的几何构型,总能进行了计算,并在Ｂ３ＬＹＰ／３－２１Ｇ的水平上对硅原子的核磁共振化学位移进行了研究,得到的几何构型,以及核磁共振化学位移与实验结果进行了比较,发现吻合得很好。计算了Ｈ８Ｓｉ８Ｏ１２和Ｈ８Ｓｉ７ＴｉＯ１２团簇的Ｍｕｌｌｉｋｅｎ布居数的大小。并对Ｓｉ原子被Ｔｉ原子取代前后的Ｈ８ＳｉＯ１２体系的几何构型、Ｍｕｌｌｉｋｅｎ布居数的变化进行了比较和研究。     

预注入对Si_(1-x)C_x合金形成的影响

室温下在单晶Si中注入 (0 6— 1 5 )at%的C原子 ,部分样品在C离子注入之前在其中注入2 9Si 离子产生损伤 ,然后在相同条件下利用高温退火固相外延了Si1 -xCx 合金 ,研究了预注入对Si1 -xCx 合金形成的影响 .如果注入C离子的剂量小于引起Si非晶化的剂量 ,在 95 0℃退火过程中注入产生的损伤缺陷容易与C原子结合形成缺陷团簇 ,难于形成Si1 -xCx 合金 ,预注入形成的损伤有利于合金的形成 .随着C离子剂量的增大 ,注入产生的损伤增强 ,预注入反而不利于Si1 -xCx 合金的形成 ,但当注入C原子的浓度超过固相外延的溶解度时 ,预注入的影响可以忽略 .退火温度升高到 10 5 0℃ ,无论预注入还是未预注入样品 ,C含量低的合金相仍然保留 ,而C含量高的合金相大部分消失 .     

热磁预处理对Ni-Mn-Ga单晶磁学和力学性能的影响

研究了预先热磁处理对Ni_503Mn_287Ga₂₁单晶的磁学和力学性能的影响.首先将样品加热到居里温度之上让其冷却,冷却方式分为两种：一种是施加一定大小的磁场从高于居里温度冷却至室温,另一种是在样品经历顺磁-铁磁相变后但还未发生奥氏体-马氏体相变前施加相同大小和方向的磁场并冷却至室温.室温时的拉伸-压缩实验结果表明单晶样品在经历前一种处理后,其可逆应变、磁化强度的变化 （ΔM）比后一种处理的相应值要小很多.在后一种热磁处理的样品中,顺磁-铁磁相变发生后形成了自发磁畴,但这种磁畴不具有择优取向.在顺磁-铁磁相变结束后施加磁场,容易导致择优的马氏体准单畴出现,从而表现出大的可逆应变和ΔM.但对于前者,我们认为样品从居里温度降到室温过程中,其中的磁畴在相同的磁场作用下获得择优生长,形成大磁畴,导致磁诱导的强各向异性.这种择优取向的大磁畴在随后马氏体相变期间影响着马氏体的自发排列方式,不利于马氏体准单畴的出现,结果导致较小的可逆应变和ΔM. 关键词： 磁和力学锻炼 Ni-Mn-Ga单晶 铁磁和马氏体相变     

大气中Pd-H(D)系中H(D)的释放及其表面附近H的分布

将经过950℃热处理后缓慢冷却及淬火处理的Pd样品,分别作为阴极在重水(D₂O)和轻水(H₂O)中进行150h电解,以引入H和D。用X射线衍射方法测量Pd-H(D)系存放于大气中经过不同时间后的衍射图及β相晶格常数的变化,并用¹H(¹⁹F,αγ)¹⁶O核反应测量H在各Pd-H(D)系表面层中的分布。淬火Pd与退火Pd相对比,在电解吸H(D)后,前者初始含H(D)百分比较高而H(D)的释放速度较快。H的浓度在Pd-H合金的表面处达到极大值而在离表面深度为数百埃处达到极小值。 关键词：     

Microdisperse Iron Silicide Structures Produced by Implantation of Iron Ions in Silicon

Iron implanted and subsequently annealed n-type Si(111) was studied by conversion electron Mössbauer spectroscopy for phase analysis and Auger electron spectroscopy for sputter depth profiling and element mapping. During implantation (200 keV, 3 × 10¹⁷ cm^?2, 350°C) a mixture of β- and α-FeSi₂ is firmed and after the subsequent annealing (900°C for 18 h and 1150°C for 1 h) a complete transition to the β- and the α-phase can be detected. The as-implanted profile has Gaussian shape and is broadening during annealing at 900°C to a plateau-like profile and shows only a slight broadening and depth depending fluctuations of the iron concentration after the 1150°C annealing. With scanning Auger electron spectroscopy the lateral iron and silicon distribution were investigated and show for the sample annealed at 900°C large separated β-FeSi₂ precipitates which grow due to the process of Ostwald ripening. At 1150°C additionally coalescence of the precipitates occur and a wide extended penetration α-FeSi₂ network structure is formed.     

X-Ray Diagnostics of Microstructure Defects of Silicon Crystals Irradiated by Hydrogen Ions

Technical Physics - Features of formation and transformation of radiation defects in near-surface layers of silicon plates that are implanted with hydrogen ions are studied. Using the method of...     

高能氩离子辐照硅产生的缺陷研究

在室温下750MeV氩离子对本征单晶硅进行辐照,通过用正电子湮没寿命测量技术、电子顺磁共振技术以及红外光吸收方法研究了辐照产生的缺陷.结果表明:电中性双空位是辐照产生的主要空位团;在4.3×10¹⁴ions/cm²的高剂量下未见样品发生非晶化转变;虽然在离子射程末端双空位的浓度随剂量的增加而显著增大,但在以电离激发过程为主要能损方式的区域里双空位的浓度基本不变.据此可以认为,电子能损过程对辐照产生的缺陷有退人作用.     

Raman Light Scattering in Silicon with the Crystal Structure Damaged by Implantation of Carbon Ions

Optics and Spectroscopy - Raman scattering spectra from silicon whose crystal lattice is damaged by implantation of carbon ions with an energy of 40 keV and dose 5 × 1016 cm–2 have been...     

Sputtering of Silicon Surface during Low-Energy High-Dose Implantation with Silver Ions

Technical Physics - We report on the results of first practical observations of sputtering of the Si surface during the implantation with Ag+ ions with an energy of 30 keV depending on irradiation...     

Effects of Additional Vacancy-Like Defects Produced by Ion Impealations on Boron Thermal Diffusion in Silicon

The effects of additional vacancy-like defects on thermal diffusion of B atoms in silicon were investigated by using secondary ion mass spectroscopy. B atoms were introduced into silicon by 30keV B ion implantation at a dose of 2×10¹⁴cm^－2, while the additional vacancy-like defects were produced by two different ways. One was via 40 or 160keV He ion implantation at a dose of 5×10¹⁶cm－2 and followed by an annealing at 800°C for 1h, which produced a well-defined cavity band near the projected range of He ions. The other was via 0.5MeV F or O ion implantation at a dose of 5×10¹⁵cm^－2,which creates excess vacancy-like defects around the 1/2 projected range of F or O ions. Our results clearly show that the additional vacancy-like defects could suppress the boron diffusion during subsequent thermal annealing at 800°C for 30 min. The suppressing effects were found to depend on both the ion type and ion energy. The results were qualitatively discussed in combination with the results obtained by using transmission electron microscopy and Rutherford backscattering spectroscopy.     

硅中硼离子注入的带电缺陷动力学模拟

为准确描述硼离子注入硅后缺陷/杂质的动力学物理过程,获得硼浓度空间分布及其演化行为,构建一个跨尺度带电缺陷动力学模型,考虑离子注入缺陷的产生及其演化的多种微观过程,包括缺陷电荷态和带电缺陷间的反应、硼—自间隙团簇(BICs)演化以及缺陷与载流子相互作用等物理过程.模拟得到与实验一致的硼浓度深度分布.结果表明:BICs对...