低能斜入射离子束诱导单晶硅纳米结构与光学性能研究

为了研究低能Ar＋离子束在不同入射角度下对单晶硅表面的刻蚀效果及光学性能,使用微波回旋共振离子源,对单晶Si（100）表面进行刻蚀,采用原子力显微镜、非接触式表面测量仪和傅里叶变换红外光谱仪对刻蚀后硅片的表面形貌、粗糙度和光学透过率进行了测量。实验结果表明：当离子束能量为1000 eV、束流密度为265μA.cm-2、刻蚀时间为30 min时,离子束入射角度从0°增加到30°,样品表面出现条纹状结构。入射角度在0°~15°,随着角度增加,样品表面粗糙度增加,条纹周期减小,光学透过率提高;而在15°~30°范围内,随着角度增加,粗糙度开始减小,条纹周期增大,同时光学透过率降低。继续增加入射角度,条纹状结构逐渐消失,入射角度到45°时,粗糙度和光学透过率达到最小值;增加入射角度到55°,样品表面出现自组织点状结构,表面粗糙度急剧增大,光学透过率随着角度增加开始增加;继续增加离子束入射角度到80°,表面粗糙度和光学透过率继续增加,样品表面呈现出均匀有序的自组织柱状结构;此后,随着入射角度的增加,表面粗糙度又开始减小,光学透过率降低。自组织条纹结构到柱状结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。

低能离子束诱导蓝宝石自组织纳米结构与光学性能研究

针对蓝宝石有序纳米结构的制备,使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar＋离子束在不同参数下刻蚀蓝宝石（C向）表面形成的自组织纳米结构及其光学性能。结果表明,当离子束入射能量为1200 e V、束流密度为265μA/cm2时,随着入射角度的增大（5°~40°）,样品表面出现点状自组织纳米结构,该结构的有序性较差;当增加角度到45°时,样品表面出现了有序的条纹结构,在45°~70°时,增大离子束入射角度,样品表面沿离子束入射方向出现柱状结构,而在垂直于离子束入射方向,样品表面呈现出有序的条纹结构;随着离子束入射角度的增加,样品表面的纳米条纹结构的特征波长先减小（45°~60°）后逐渐增大（60°~70°）,在60°附近,特征波长达到极小值,约为21.1 nm。在70°~75°时,样品表面呈现纵横比较大的纳米点状结构。增加离子束的作用时间,样品表面的纳米结构纵向尺寸增大,有序性增加,但纳米结构横向周期基本不变。有序纳米结构的出现使得样品的透射率得到提升。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。

低能离子束诱导单晶硅点状纳米结构与光学性能研究

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+束在不同入射角度下对旋转单晶硅(100)表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明:样品旋转、离子束能量为1000eV、束流密度为265μA/cm2、刻蚀时间为60min时,在不同入射角度下,刻蚀后的样品表面可形成均匀的自组装点状结构。入射角度为0°～25°时,随着角度增加,样品表面粗糙度增大,点状结构有序性更强,光学透射率提高;继续增加入射角度,样品表面粗糙度及点状结构尺寸开始减小,光学透射率降低;增加入射角度到45$时,自组装点状结构消失,粗糙度和平均光学透射率达到最小值分别为0.83nm和55.05%;进一步增加入射角度,样品表面再次出现自组织装点状结构,表面粗糙度急剧增大,入射角度在65$时,平均光学透射率达到极大值64.59%;此后,随着离子束入射角度的增加,表面粗糙度缓慢减小,光学透射率降低。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面弛豫机制相互作用的结果。