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.

高电荷态氙离子辐照下的6H碳化硅表面纳米结构变形（英文）

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1×1014到5×1015 ions·cm-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。

近玻尔速度氙离子激发钒的K壳层X射线

测量了2.4—6.0 MeV Xe^(20+)离子轰击V靶表面过程中辐射的X射线.计算了V的K壳层X射线发射截面,并将实验结果与平面波恩近似、ECPSSR、两体碰撞近似的理论计算进行了对比.讨论了近玻尔速度非对称碰撞过程中,BEA模型估算高电荷态重离子激发内壳层电离的修正因素.结果表明,综合考虑库仑偏转和有效电荷态修正后,BEA理论与实验结果符合较好.

H^+和Ar^(11+)激发Si的K壳层X射线发射研究

测量了50—250keV H+和1.0—3.0MeV Ar11+轰击Si表面过程中辐射的X射线.结果表明,在Ar11+入射的情况下,引起了Si的L壳层上3,4个电子的多电离.计算了Si的K壳层X射线产生截面,并将两体碰撞近似(BEA),平面波恩近似,ECPSSR理论计算与实验值进行了对比.ECPSSR理论与质子产生的截面数据能够很好地符合;而考虑多电离后,BEA理论与Ar11+的实验结果符合较好.