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雅宝题库解析：
由于具备无需离子加速器、易于加工表面复杂工件、注入效率高等优点，等离子体浸没离子注入(PIII)技术一直受到等离子体物理、材料科学、半导体加工、微电子技术等众多领域的广泛关注。电子聚焦电场增强等离子体浸没离子注入(EGD-PIII)技术是在PIII基础上发展起来的新型离子注入技术，该方法无需外部等离子体源，却具有较高的等离子体密度，良好的注入效果和低廉的成本使得EGD-PIII技术具有广阔的工业应用前景。前期研究显示EGD-PIII技术在进行低离化率材料如氢气、氦气注入时，离化效果不佳。通过研究EGD-PIII技术辉光放电特性并分析气体的微观离化机理，有效优化EGD-PIII结构，从而改善系统的离化率和注入效果，对实现EGD-PIII技术的工业产业化具有重要意义。本文主要从EGD-PIII技术的系统结构优化、硅基注氢实际应用和注入过程理论仿真三个方面，分别展开研究探讨。第一部分由EGD-PIII技术的微观放电机理入手，提出了两种方案来进行系统结构优化。首先通过在装置中加入绝缘放电管来减小高能电子的平均自由程，增加电子-中性粒子碰撞概率及相应离化率。实验结果显示加入绝缘放电管后的装置注入电流明显增大，注入效率提高。其次在系统中引入环形永磁铁，利用磁场对运动电子的约束作用延长电子的运动路径，从而加大电子-中性粒子碰撞概率，提高系统离化能力。实验中的辉光放电现象及离子密度的测量表明系统的放电特性和离化率都受到环形磁铁的影响而得到了很大程度的改变和提高。第二部分重点研究了硅基注氢剂量均匀性题目，验证了应用EGD-PIII技术制备SOI材料的可行性。注氢实验结果及相应的数值模拟表明：等离子体密度越低，离子聚焦效应越明显；而靶台偏压对离子聚焦效应的影响程度相对较低。新提出的花洒型阳极EGD-PIII方法可以改善氢元素注入时的离子聚焦现象，保证较大面积上注入剂量的均匀性。利用花洒型阳极EGD-PIII注氢的硅基在经过退火处理后，径向不同位置均出现了尺寸及间距较为一致的氢气气泡，这充分验证了利用EGD-PIII技术通过Smart-Cut方法制备SOI材料的可行性。第三部分详细介绍了三维直角坐标系质点网格-蒙特卡洛碰撞(PIC/MC)数值仿真模型。建立三维PIC/MC模型能够从放电机理层面上更好的实现对EGD-PIII技术的微观分析研究，并对未来的实验起到理论指导作用。同时一维PIC/MC射频放电模型模拟不同时刻电势分布及等离子体密度分布的结果也验证了我们所采用的PIC/MC方法的正确性。 |
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发表于 2022-8-17 15:41:51
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