ELASTIC RECOIL DETECTION ANALYSIS OF LIGHT ELEMENTS IN THIN FILMS USING 35 MeV^(35) Cl^(6+) BEAM

In this paper, an elastic recoil detection analysis method is described using 35 MeV 35Cl as incident ions. This method can determine and profile simultaneously H, D, He, C and O or in the other case, H, C, N and O. The depth resolution for the elements heavier than He is better than 20 nm. It has been applied to study the Co/Si and TiN thin films, and the depth profiles of He implanted in monocrystal silicon.

CALCULATION AND OPTIMIZATION OF EXPERIMENTAL PARAMETERS IN ELASTIC RECOIL DETECTION (ERD)

Elastic recoil detection (ERD) proposed for the analysis of light elements in a heavier matrix is an appropriate method for its specialities. Optimization of experimental parameters in ERD such as scattering geometry and incident beam energy is very important when using a small accelerator with energy lower than 10 MeV. In this paper a computer program ERDAl is developed for the purpose, and is proved to be useful for practical handling of ERD experiments.

DEPTH PROFILING OF ~1H AND/OR ~4He IN SOLIDS BY ERD WITH ^(19)F IONS

1H or 4He depth profiling in 1H or 4He implanted silicon samples was performed by elastic recoil detection (ERD) with multicharged 19F ions at a small accelerator. Optimization of the experimental parameters such as incident ions energy and scattering geometry were calculated by computer simulation. Depth resolution of about 20-30nm at depth of 400nm for 1H and at depth of 300nm for 4He can be obtained, respectively.

钛膜中氢同位素的深度分布

为评估氢同位素效应对其在贮氢金属中深度分布的影响,对H/D–Ti、D/T–Ti、D–Ti及T–Ti样品用7.4MeV的4He离子束进行30°方向弹性反冲(ERD)分析。由H/D–Ti样品ERD能谱获得其1.7μm深度的D分布,结合D–Ti样品ERD能谱的～3μm深度的H、D分布进行了模拟分析。结果表明,H、D含量均随深度增加,其分布曲线基本一致,说明在Ti中H、D的分布互不干涉,样品制备过程中其同位素效应不明显。用同样的方法对DT–Ti样品中的D、T分布进行了模拟分析。结果表明,在1.7μm深度内D、T的分布基本均匀,但由于D、T的能谱过于靠近,其解谱误差较大。用3.0MeV的质子对HD–Ti和D–Ti进行的质子背散射(PBS)分析表明,两样品中的D分布趋势一致,证明了Ti中H、D的分布互不干涉,样品制备过程其同位素效应不明显的结论。

用C离子的弹性反冲法测固体中氢分布

文章介绍了用1.7MV小串列加速器提供的4—7MeV多电荷C离子,采用弹性反冲法(ERD)分析了α-Si:H中氢元素的深度分布。计算表明,近表面处的深度分辨率为15-30nm,可探测深度100—700nm。探讨了入射能量和散射几何条件的优化问题。比较了几种分析方法的测量结果。

采用弹性反冲分析法同时测量薄膜中氢和氘的深度分布

给出由重叠反冲能谱计算氢和氘的浓度及深度分布的解谱技术。用４．５ＭｅＶ和４．２ＭｅＶ的α粒子作入射粒子得到两个反冲能谱，在考虑和不考虑能量展宽效应的情况下分析了钛膜中氢和氘的深度分布；发现考虑能量展宽效应的影响得到的氢和氘的深度分布是令人满意的。

非晶硅a-Si:H膜中氢含量的深度分布研究

用弹性反冲法对氢化非晶硅(a-Si:H)作了氢剖析.测量了(本征)I-a-Si:H单层膜及PIN-a-Si:H多层膜.结果表明,在～1000A—～1500(?)表面层中,氢含量从外到内急剧下降,而在内部维持一稳定值,并且随着衬底温度增加,膜中氢含量线性减少.氢含量的总误差小于10％,探测深度为～5000.

弹性反冲探测技术在材料分析中的应用

利用HI 13串列加速器提供的高品质的127I束,采用弹性反冲探测技术对材料表面成分和杂质的深度分布进行了分析。用ΔE E望远镜探测器同时分析靶材料中从氢至中重的所有元素,其深度分辨为20～30nm。用Q3D磁谱仪及其焦面探测器的高分辨动量分析,得到了纳米量级的深度分辨,此方法具有对纳米厚度的多层薄膜材料进行测试的能力。

表面高分辨弹性反冲探测分析

在中国原子能科学研究院 HI- 1 3串列加速器上建立了用 Q3D磁谱仪动量分析和ΔE- E粒子分辨对材料表面进行高分辨的弹性反冲探测分析技术 .用 1 0 0 Me V12 7I对 C/Li F多层样品的深度分布分析表明 ,表面分辨达到 1 .2 nm.所建立的ΔE(气体 ) - E(半导体 )望远镜探测器可同时分析从轻至中重的所有元素 .实测了新光电材料 Ga N,La2 Sr Cu O4 超导膜和新超硬材料 C3N4 (Si)等样品 .

弹性反冲探测技术分析薄膜中的氢和氦含量

给出了用离子束来弹性反冲探测能谱,分析薄膜材料中的轻质元素含量及其深度分布的基本原理和试验方法,并对其发展和应用做了介绍。作为应用举例,用8 MeV的O3+作为入射离子进行弹性反冲金属钛膜中的氢和氦,通过解析能谱获得了氢和氦含量的深度分布曲线。该技术在涉及氢和氦在材料中的行为研究方面将有重要应用。

^(16)O 弹性前冲测量氦的深度分布

利用１２ＭｅＶ的１６Ｏ离子弹性前冲测量（ＥＲＤ）方法，研究了以２０ｋｅＶ和４０ｋｅＶ注入４Ｈｅ的镀钛样品。通过分析ＥＲＤ能谱，得到了注入４Ｈｅ的深度分布，并与非卢瑟福背散射结果进行了比较。对４０ｋｅＶ注入的样品观察到有双峰分布，２０ｋｅＶ注入的样品没有双峰分布，实验结果与ＴＲＩＭ模拟计算结果进行了比较。

弹性反冲分析实验参数的计算与优化

本文所介绍的优化程序用以选择弹性反冲分析的最佳实验条件,这对于在低能范围内用小型加速器来分析固体中轻元素的分布极为有用。