聚焦离子束无掩膜注入单晶硅离子浓度浓度分布的研究

随着聚焦离子束(focused ion beam, FIB)无掩膜微细加工能力的迅速发展,结合精确定位能力,FIB已成为新型且出色的纳米制造工具.对FIB无掩膜注入单晶硅衬底的注入效果与离子束流、注入剂量的关系进行研究发现,以固定能量注入的离子,当注入剂量恒定,离子浓度随深度的分布与离子束流大小无关;当离子束流恒定,注入离子的表面浓度随注入剂量的增加而增加,但是由于FIB注入的同时会刻蚀材料表面,注入剂量达到饱和值后,会造成材料一定程度的减薄.     

强流离子束辐照加热过程的数值计算

考虑瞬态的热传导过程,用有限差分方法计算了强流恒定离子束辐照过程的温度效应.由温升曲线的计算可知,对中等以上的注量率(>10~(13)cm~(-2)s~(-1))来说,快速注入过程都将是非稳态的,由此可知对强流离子束辐照过程进行瞬态热传导分析是必要的.若注量固定,晶片表面温度与离子能量的关系在低能部分(<100keV)很平缓,在高能部分很陡峭,在大注量注入情况下,降低靶座温度以抑制晶片表面温升是可行的方法之一.     

离子注入水稻细胞学效应研究

以水稻品种紫粳二倍体和四倍体为实验材料,以低能氮离子束为诱变源,研究了离子束诱变对水稻根尖细胞染色体的影响.结果发现,低能离子束注入引起了水稻根尖分生区细胞有丝分裂异常,出现许多染色体畸变类型,包括后期染色体桥、落后染色体、染色体断片、中期染色体单价体等.染色体畸变率并不是随着剂量的增加呈现直线上升的趋势,而是有一定的...     

离子束混合法制备Sm—Fe—N磁性薄膜

利用离子束混合方法在Ｓｍ质量分数为２０％的Ｓｍ－Ｆｅ多层薄膜中，当注入能量为６０ｋｅＶ的Ｎ离子时，成功地制备出Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ磁性薄膜．经透射电镜（ＴＥＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析发现：当Ｎ离子的注入剂量为１×１０１７／ｃｍ２时，形成Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎｘ磁性薄膜；而Ｎ离子的注入剂量为２×１０１７／ｃｍ２时，Ｓｍ－Ｆｅ多层薄膜转变成非晶磁性薄膜，而且Ｓｍ２Ｆｅ１７Ｎｘ磁性薄膜和Ｓｍ－Ｆｅ－Ｎ非晶磁性薄膜的磁性（饱和磁性强度、矫顽力）与注入前的Ｓｍ－Ｆｅ薄膜相比有明显的提高     

利用双束技术制备纳米锆氧化物薄膜的研究

作者采用离子束溅射沉积Zr的同时,进行氧离子的轰击,随着注入离子束流密度的变化,所形成的锆氧化物薄膜从非晶态向晶态转化,其形成的晶态薄膜为纳米量级范围内的微晶,实验发现,衬底不同对形成纳米锆氧化物的临界氧离子束流密度也不同,作者还对纳米晶粒的相结构及其化学组成进行了相应的分析。     

箍缩反射离子二极管的研制

采用箍缩反射离子二极管,使阴极发射的电子多次穿过阳极膜并向轴线箍缩,增加了它在二极管中的平均渡越时间,从而提高了离子流产生效率。根据顺位流模型。设计了２００ｋＶ强流脉冲离子束加速器的箍缩反射离子二极管,得到了峰值为１．６ｋＡ,脉宽约２０ｎｓ的离子束流。     

聚焦离子束刻蚀多晶TiNi薄膜的表面形貌

报道了TiNi薄膜的聚焦离子束刻蚀特征及刻蚀后的表面形貌．测量结果表明薄膜的表面粗糙度随刻蚀深度呈非线性变化,当刻蚀深度等于0．1μm时,表面粗糙度为最小（5．26nm,刻蚀前为14．88nm）;刻蚀深度小于0．1μm时,表面粗糙度随刻蚀深度的增大而减小;当刻蚀深度大于0．1μm时表面粗糙度随刻蚀深度增大而增大,其原因是刻蚀深度大于0．1μm后表面出现了清晰的周期性条纹结构．此外,表面粗糙度随聚焦离子束流的增大而减小,当离子束流为2．5nA时,表面粗糙度从刻蚀前的14．88nm减小到4．67nm．     

聚合物材料的离子束表面改性及工程应用前景

介绍了运用高能离子束对聚合物材料进行表面改性的新工艺。聚合物材料经高能离子注入后其电导率、表面硬度、耐磨性等性能都得到了提高。特别是其表面硬度远高于目前公认的最硬的马氏体钢,其耐磨性明显优于滚珠轴承钢。通过比较几种不同类型的聚合物材料在注入前后表面硬度的变化,分析注入离子种类、注入能量、注入剂量等工艺参数对聚合物的影响。利用交联网状结构模型分析聚合物强化机理,比较好地解释了上述性能改善的原因。并对这种新工艺的工程应用前景进行了探讨。     

氮离子束对黑稻光合性状的诱变效应

为了探索氮离子束对黑稻光合性状的诱变效应,以不同剂量梯度的氮离子束对信阳特种黑稻进行辐照,观察并分析其对黑稻的茎蘖动态和光合性状的影响。结果发现:离子束的注入抑制了茎蘖数的增加,降低了叶面积指数和产量,随着离子注入剂量的增加,表现出剂量效应;离子束辐照后,黑稻的株型指标发生了变化,叶绿素含量随着离子注入剂量的增加表现先上升后下降趋势,还出现了叶绿素突变体。研究证明:氮离子束对黑稻的光合性状具有显著的诱变效应,在黑稻诱变选育方面,氮离子束是一种有效的手段。     

基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备

提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术的铣削功能制备微细切削刀具的方法,通过设置恰当的离子束参数及精确控制刀具的不同刀面相对离子束的位置,可以获得具有高精度特征尺寸、锋锐刃口且复杂形状的微刀具.被加工刀具的典型特征尺寸为5～50,μm,可加工各种不同截面形状的微刀具.对硬质合金材料的毛坯进行FIB铣削,获得了宽度为7.65,μm、刃口半径小于30,nm的矩形微刀具.通过在超精密车床上进行加工试验,结果表明,FIB铣削的微刀具具有很好的加工性能.     

用聚焦离子束气体辅助刻蚀在 LiNbO3上制备亚微米圆孔点阵

使用聚焦粒子束(FIB) 在LiNbO₃上刻蚀用于光子晶体的亚微米圆孔二维点阵, 研究了刻蚀束流、刻蚀时间和填充率等刻蚀参数对刻蚀结果造成的影响。为获得更好的刻蚀效果, 还采用了FIB的气体辅助刻蚀方法(gas-assisted etching , GAE) 。研究发现,与直接刻蚀结果相比,GAE 减小了反沉积效应, 得到了更好的孔形。禁带模拟计算表明, 与常规FIB 刻蚀出的锥形圆孔相比, 使用XeF₂气体辅助刻蚀得到的这种侧壁更陡直的圆孔阵列构成的光子晶体禁带更趋近于理想光子晶体的禁带。     

基于聚焦离子束铣削的复杂微纳结构制备

聚焦离子束铣削是一种灵活且高精度的微加工方法,探索通过聚焦离子来铣削进行复杂微纳米结构的加工过程．通过聚焦离子束铣削加工,利用灰度值精确控制离子柬加工时间,实现闪耀光栅以及正弦结构等复杂微纳结构的加工过程同时,利用聚焦离子束对原子力显微镜纳米管探针的长度进行高精度调控,其长度控制精度可以小于50nm．聚焦离子柬铣削技术为制备在各种科学工程领域应用的多种复杂微结构提供了有效途径．     

强脉冲离子束对Ni/Ti和Al/Ti体系的辐照混合研究

研究了强脉冲离子束(IPIB)对Ni/Ti和Al/Ti体系的混合效果,并与常规离子束混合进行了对比研究,表明IPIB辐照确实获得了比常规离子束辐照更厚的混合层,且混合效率远高于常规离子束。但对于不同的膜/基体体系,IPIB混合效果相差很大。这与膜和基体的热力学特性的差异相关。在IPIB辐照过程中,膜材料损失严重,特别是膜和基体的热力学特性差异大的样品损失更加严重。探讨了IPIB辐照不同于常规离子束混合的两种特殊混合机制以及膜材料损失的原因。     

离子束轰击法金刚石薄膜抛光

本文采用氩离子束轰击法，对不同晶体学表面形貌的ＣＶＤ金刚石膜进行抛光处理。结果表明，对不同表面开貌的金刚石膜，应合理选择离子束轰击入射角，提高离子束加速电压有利于提高抛光效率，（１００）择优生长的金刚石膜最容易得到高的表面平整度。     

离子束混合Mo/Al系表面合金相的形成

离子束混合制备表面合金相,是一种新的材料表面处理技术。本文用真空离子溅射技术在多晶Al表面沉积金属Mo膜形成Mo/Al复合层,用100keVA_r~+束轰击并经不同温度退火后,由x-ray衍射探测到在材料表面出现了Al_2(MoO_4)_3相,同时讨论了这一表面相的产生条件、成因及其随不同退火温度变化情况。     

离子通道的形成机理与动态特性分析

研究了离子通道的产生背景及物理机制,利用电磁场理论导出了离子通道的聚束条件和通道半径所满足的方程,并对各区域的相对介电常数作了分析.同时,针对离子通道的动态特性,对所导出的电子振荡运动方程作了定性的讨论.     

离子注入高分子材料表面改性的研究进展

叙述了离子注入技术的特点，并着重介绍了其在高分子材料表面改性中的应用．综述了国内目前在这方面的研究现状及试验结果．     

驱动电流密度对低压容性射频鞘电势及离子动能的影响

研究了离子轰击被加工材料表面的能量与射频驱动电流密度之间的关系，在Lieberman的低压容性射频等离子鞘模型基础上，考虑Bohm速度对应的鞘前电势差，将鞘前电势差与Lieberman的鞘内电势合并，发展了Lieberman的模型，并推出了总电势差与驱动电流密度的关系式，利用总鞘电势差计算了经时间平均的鞘电场加速后离子获得的动能，由于鞘电势差和平均离子动能及其增幅随电流密度的增加而增加，因此射频驱动电流密度对鞘电势差及平均离子动能起激励作用，通过实验，测量了时间平均鞘电势差及驱动电流密度值，实验结果与理论结果吻合较好，因此验证了理论分析的正确性。