离子束溅射下硅表面形貌的研究

摘要

本论文研究在束流密度为20μA/cm2的离子束溅射下，Si(110)表面形貌随温度和离子能量的变化；研究离子束溅射下，Si(100)表面形貌随束流密度的变化；用ES扩散解释了在高温下，纳米点形状随离子能量变化的原因，并且用动力学模型模拟计算了对应不同离子能量的纳米点的形状，其变化趋势与实验结果一致，证明在小束流密度下，ES扩散是不可忽略的，实验结果显示，通常认为适用于无定型态材料和半导体材料的B-H模型，并不能适用于所有束流密度。只有在大束流密度下，BH模型才能解释Si(100)表面形貌的变化，这是由于在大密度的离子束溅射下，Si(100)表面的晶体结构被破坏，变为无定型态。通过模拟计算，我们发现在大束流密度下，必须将再沉积(re-deposition)过程加入考虑。在加入抑制项后，模拟结果与实验结果符合。

目录

摘要

第一章序言

1.1玻璃(无定性态材料)

1.2金属材料(晶体)

1.3半导体材料

1.4氧化物单晶

第二章理论介绍

2.1 Bradley-Harper模型

2.2 Ehrlich-Schwoebel模型

第三章实验技术和设备

3.1真空系统

3.2原子力显微镜(AFM)

第四章离子束刻蚀的Si(110)表面形貌

4.1实验

4.2实验结果

4.2.1硅表面形貌与晶面有关

4.2.2离子能量对Si(110)表面形貌的影响

4.2.3温度和离子能量的协同作用

4.3讨论

4.3.1动力学方程

4.3.2溅射后Si(100)和Si(110)的表面形貌的不同

4.3.3在密集纳米点区域温度和离子能量的协同作用

4.4模拟计算

4.5小结

第五章离子束溅射Si(100)表面的束流密度效应

5.1实验

5.2实验结果和讨论

5.3模拟计算

5.4小结

参考文献

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致谢

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