MEVVA源引出离子束流分布均匀性的初步研究

通过采用加会切磁场、增大离子源阴极与阳极距离并限制源等离子体发射角，从而使源阳极电位高于等离子体电位和采用改变源阳极结构──仅用阳极筒──从而改变弧放电路径这３种方法，对改善ＭＥＶＶＡ源引出离子束流密度分布的均匀性进行了初步的研究。第３种方法从根本上改变了ＭＥＶＶＡ源引出束分布的高斯分布特性，在合适的条件下可能得到更为均匀的束流密度分布。     

超高真空制备的Fe－稀土多层膜的研究

在超高真空条件下（１０－７Ｐａ）蒸发沉积Ｆｅ－Ｙ和Ｆｅ－Ｄｙ成分调制多层膜。短周期（３～７ｎｍ）膜用于结构与热稳定性研究；长周期（２０～５０ｎｍ）膜用于离子束混合非晶化研究。Ｆｅ单层厚≥２．４ｎｍ时为体心立方（ｂｃｃ）结构，无明显择优取向。Ｄｙ单层厚＞２．４ｎｍ时为六角密集（ｈｃｐ）结构，非晶沉积态经３００℃加热开始晶化，６００℃退火完全转变为ｂｃｃ结构Ｆｅ和ｈｃｐ结构Ｄｙ（ｈｃｐ结构Ｙ）．２００℃等温退火，磁化强度随时间而增加，温度越高增加速率越大。用９０～１２０ｋｅＶ的Ａｒ＋在室温下进行长周期多层膜的离子束混合。在１×１０１７ｃｍ－２注量达到均匀混合，且导致非晶化，平均成分为Ｆｅ６０Ｄｙ４０的膜无残余晶态。离子束混合还导致磁性变化，饱和磁化强度随注量增加而下降。     

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     

背面氩离子轰击改善MOS系统界面特性和击穿特性

在室温下用低能量Ａｒ＾＋轰击ＭＯＳ电容器肾面，能改善ｉＯ２－Ｓｉ系统的界面特性和击穿特性。结果表明，随着轰击时间的增加，固定电荷密度、界面态密度和漏电流减少，高场击穿的比率增大，然后这些参数变化平缓并开始呈恶化趋势。轰击能量为５５０ｅＶ和束流密度为０．５ｍＡ／ｃｍ＾２时的效果比在３５０ｅＶ和０．３ｍＡ／ｃｍ＾２时的好。     

轴向场宽束离子源研究

我们研制了用于薄膜工艺的宽束离子源.该源能提供20～3000cV,束流强度最大达100mA 的宽离子束,可根据不同工艺要求,产生均匀束、会聚束及球状发散束等不同束形,并按不同的引出束能量,采用三栅、双栅或单栅引出系统.其最大气耗量为1.2Pa·m~3/s,放电室工作气压1.33×10~(-2)Pa(10~(-4)Torr 量级),可用 N_2、O_2、Ar 及 CH_4等工质工作.它已在离子束溅射镀膜、离子束直接淀积成膜及离子束辅助镀膜工艺得到了应用.证明其性能良好,稳定可靠.本文论述源的工作原理、结构、工作特性及多功能引出系统,并讨论了放电稳定性及薄膜工艺对离子源的要求.     

C^＋注入Si中形成SiC的初步研究

将Ｃ＾＋离子注入硅衬底,衬底温度约为４００℃,Ｃ＾＋离子引出电压为４５ＫｅＶ注入剂量为５＊１０＾１７ｃｍ＾－２。经高温退火形成硅沉淀,利用Ｘ射线光电子能谱,俄歇电子能谱及傅立叶变换红外吸收光谱,对所形成的碳化硅埋层作了初步的分析。     

聚焦离子束系统的研制

研制了一台具有二级透镜的聚焦离子束（ＦＩＢ）装置。它利用液态金属离子源：镓和金硅合金。离子束束斑在０．３μｍ左右，最小束斑达０．２１μｍ。能稳定、长时间地运行。文中论述了该系统的总体结构，对聚焦离子束系统的核心部件离子光学系统及辅助系统的参数选择、以及它们的结构特点作了详细的讨论，最后给出了系统的实验结果。并用离子束进行刻蚀工艺的研究，给出了ＦＩＢ在镀了一层金膜的硅样品进行刻蚀的电子扫描显微镜照的图象。     

0.2μm聚焦离子束系统中电源稳定度的研究

为了在所研制的二级透镜聚焦离子束系统中获得直径小于０．２μｍ的稳定束斑，并进行亚微米微细加工，分析了影响束斑大小及稳定性的因素，并着重从像差、散焦和漂移的角度，利用理论分析和模拟计算，研究了决定系统光学性能的离子源、离子引出极、预聚焦极、聚焦极所用高压电源及电对中、消像散透镜、偏转器所用低压电源的稳定度对离子束径的影响，得到了束直径小于０．２μｍ时电源必须达到的稳定度，即高压电源的纹波系数１×１０－４～１×１０－５，低压电源的纹波系数６×１０－４～１×１０－４。     

弗里曼源缝引出型三电极结构对离子束散角影响的研究

弗里曼源缝引出型三电极结构对离子束散角影响的研究郑思孝廖小东孙官清王培录刘仲阳姜景云（原子核科学技术研究所辐射物理及技术国家教委开放实验室）加、减速缝引出型三电极系统的实验、理论及其计算机模拟，已用于弗里曼型离子源束流的引出、成形和传输［１～４］．由...     

MeV Pb离子在非晶Si中的射程离散──离子束混合和增强扩散的影响

１．０ＭｅＶ２０８Ｐｂ离子在非晶Ｓｉ中的投影射程ＲＰ和射程偏差ΔＲＰ作为注量和温度二者的函数用背散射法进行测定．注量的变化范围为５×１０１３～７×１０１４ｃｍ－２．注入是在室温和ｔ＝－１２０℃下完成的．由由实验所确定的投影射程，射程偏差与注量或温度无关，并且分别等于２９５和７２．２ｎｍ．与ＴＲＩＭ８６的计算结果相比较，发现ＲＰ的偏离为１８％，而ΔＲＰ的偏离为３６％．ＲＰ和ΔＲＰ二者与注量及温度的无关性，排除了所观察到的与ＴＲＩＭ的矛盾是由于注入期间辐射增强扩散或离子束混合效应而引起的解释。     

强流中性铯(Cs°)束源的模拟研究

本文研究并实施了对碰撞束极化负离子源中Cs°束源的数值模拟。分析了该中性铯(Cs°)束源的物理机制及工作原理,结合现有实验研究结果,借助束流传输理论,提出了一套物理模型及数学模型。其中关于非层流模型、初始相图的计算、中和器内散射因素的处理以及束的相密度分布的计算等内容,具有普遍意义。计算结果与实验基本相符。通过对模拟结果的诊断分析,找出了目前限制Cs°束引出流强的症结。     

提高高频离子源性能的研究

研制了一台4MV静电加速器用高频离子源;测试并分析了振荡器板压、离子源气压和引出电压对离子束品质的影响;在575V板压、7.7×10-4Pa气压、1.6kV引出电压和21kV聚焦电压的状态下,得到了束流为169μA、质子比为88%的稳定离子束.     

高频离子源物理参数对离子束性能的影响

作者从静电加速器用高频离子源的结构出发,通过实验台上的调试,测试并分析了振荡器板压、气压和引出电压对离子束性能的影响.结果表明,在575 V板压、7.7×10-4Pa气压、1.6 kV引出电压和21 kV聚焦电压的状态下,可得到束流为169μA、质子比为88%的稳定离子束.     

强流离子束的束包络方程与束包络计算——Ⅰ.强流离子束的束包络方程

在考虑了强流离子束自身空间电荷效应和束流初始特征(束流发射度)的情况下,本文给出了强流离子束在电磁场中运动的束包络方程.同时也给出了强流离子束分别在静电场、静磁场和自由空间(即等位空间)中运动的束包络方程.     

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。     

聚焦离子束无掩膜注入单晶硅离子浓度深度分布的研究

随着聚焦离子束(focusedion 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。     

利用SIMS分析研究离子注入损伤吸附杂质的作用

用（ＢＦ２）＾＋替代Ｂ＾＋注入,是一种重要的注入掺杂形成浅结的工艺手段。（ＢＦ２）＾＋注入也有不利的一面。剩余Ｆ原子的积聚以及大量二次缺陷的存在,都将影响ＰＮ结构的性能,利用离子束损伤技术可以有效地消除上述＋注入的不足之处。该文利用ＳＩＭＳ技术,测试分析经预注入低能（ＢＦ２）＾＋后,直接进行高温热温热退火的样品,以及预注入低能（ＢＦ２）＾＋后,直接进行高温热退火的样品,以及预注入低能（ＢＦ２）＾＋     

静电加速器用高频离子源的设计与调试

设计和调试了一台4MV静电加速器用高频离子源;研究了诸因素对离子源起弧的影响;测试并分析了束流与振荡器板压、离子源气压和引出电压的关系;在580V板压、8×10-4Pa气压1、.65kV引出电压和21kV聚焦电压的状态下,得到了束流为178μA的稳定离子束.