低能离子束诱导晶体表面纳米自组织结构及光学性能

低能离子束诱导晶体表面纳米自组织结构及光学性能

作者:师大云端图书馆 时间:2015-10-08 分类:参考文献 喜欢:1684
师大云端图书馆

【摘要】低能离子束溅射/刻蚀固体表面形成自组织纳米微结构,是一种高效、简便、低成本制造大面积有序纳米结构的方法。该方法具有加工精度高、改变离子束参数可实现纳米微结构的尺寸控制、易于实现自动化等特点。因此,低能离子束刻蚀晶体表面形成自组织纳米结构近年来一直是学术界研究的热点。本文针对单晶硅和蓝宝石材料,研究了不同离子束参数刻蚀形成规则自组织纳米微结构的关键技术,所取得主要研究成果是:1.对离子束刻蚀形成纳米微结构的理论模型进行了分析和仿真。分析了基于sigmund溅射理论的BH模型和MCB模型,通过引入离子束诱导项和非线性项,MCB模型对BH模型不能解释的低温下纳米结构形成及长时间刻蚀饱和的不足进行了改进。本文针对MCB模型进行了详细的分析和仿真,建立了刻蚀项、分散项和扩散项与离子束参数的关系,阐释了纳米自组织结构的形成原因及演变过程。2.建立了样品旋转时自组织纳米点状结构形成的数学模型,确定了不定形层热扩散是单晶硅主要扩散机制,获得了单晶硅的纳米微结构。研究发现:当离子束能量1000eV、束流密度265Acm2、样品不旋转时,离子束小角度(540)刻蚀单晶硅表面可获得条纹状纳米结构;增大入射角度(4050),样品表面趋于光滑;继续增大入射角度到65以后样品表面出现柱状纳米结构。而当样品旋转时,在相同离子束参数作用下,在较小离子入射角度(540)和较大入射角度(6585)都可获得纳米点状结构,尺度约为5085纳米,实验结果验证了模型的正确性。3.获得了蓝宝石纳米结构,针对蓝宝石晶体结构,提出了3+1维数学模型,揭示了离子束刻蚀下蓝宝石表面形貌的演变规律;确定了离子束诱导扩散是蓝宝石表面主要的扩散机理。利用Ar+离子束刻蚀蓝宝石,在离子束能量1200eV、束流密度265、样品不旋转下,在520和3545时,形成了纵向尺度较小的点状纳米结构,有序性较差;在30附近,样品表面趋于光滑,增大入射角度到45,样品表面出现有序的条纹结构,条纹方向与离子束方向垂直,继续增大离子束入射角度,在离子束入射方向出现柱状结构,垂直于离子束方向仍保持规则的有序条纹状结构,且样品表面粗糙度迅速增大。不同于单晶硅,离子束能量在蓝宝石中分布各向异性,蓝宝石表面弛豫主要是离子束诱导机制,利用建立的数学模型对刻蚀结果进行了仿真与分析。4.建立了Ar+离子束能量与刻蚀后蓝宝石表面形貌的关系,揭示了不同表面形貌形成的机理。研究发现相同角度,不同能量刻蚀后蓝宝石样品表面也会出现多种纳米结构。在入射角度65、能量较小(600750eV)时,样品表面出现点状结构,增加能量到900eV,样品表面出现规则的条纹状结构,继续增大能量,样品在离子束入射方向出现柱状结构,垂直方向为有序条纹状结构。渗透深度及能量各向异性分布是纳米结构形貌演变的主要因素。5.提出了使用离子束刻蚀形成的有序纳米结构提高样品透过率的方法。在1100nm2000nm波长范围内,利用Ar+刻蚀单晶硅,当离子束能量1000eV、束流密度265Acm2,在入射角度15、样品不旋转时,表面形成的规则条纹结构可使透过率提高约8%;而在入射角度65、样品旋转时,形成的规则点状结构,可使透射率提高约15%;透过率随纳米结构的有序性及纵向尺寸的增大而提高。引入等效折射率理论解释了样品表面减反射的现象。6.研究了刻蚀时间对单晶硅和蓝宝石刻蚀的影响规律。结果发现增加刻蚀时间,纳米结构形貌未发生变化,但纳米结构纵向尺度增大,有序性增强,长时间刻蚀后趋于饱和,此时模型非线性项起主要作用。
【作者】陈智利;
【导师】刘卫国;
【作者基本信息】西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2014,博士
【关键词】低能离子束刻蚀;自组织纳米结构;Si;蓝宝石(Al2O3);光学性能;

【参考文献】
[1]任士伟.拉萨市民族手工业政策研究[D].西藏大学,行政管理,2014,硕士.
[2]董冰.人大代表专职化问题研究[D].吉林大学,法律,2004,硕士.
[3]姚陈,陈祥国,唐建侯.爆破源地震反射波三分量记录理论地震图研究[J].石油地球物理勘探,1999,02:210-217+248.
[4]刘建强,魏远乐,胡辉.高速列车节能运行优化控制方法研究[J].铁道学报,2014,10:7-12.
[5]戴智勤.安徽省麻疹流行病学特征及强化免疫效果研究[D].复旦大学,公共卫生,2012,硕士.
[6]周述椿.论都江堰工程所表明的古羌、蜀文化的先进性[J].文史杂志.2003(02)
[7]王益良.黑龙江省巴彦县新建饮水水源地可行性研究[D].吉林大学,水利工程,2013,硕士.
[8]刘国强.成人急性白血病形态学、免疫学和细胞遗传学分型的临床研究[D].青岛大学,血液内科,2003,硕士.
[9]尹蕴鑫.云环境下注册服务器的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,软件工程,2013,硕士.
[10]齐金红.口服地屈孕酮辅助治疗早发重症子痫前期—附34例临床观察[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[11]许鑫.耐辐射球菌核酸解旋酶的初步研究[D].浙江大学,生物物理学,2013,硕士.
[12]薛丹.食用菌中漆酶基因的克隆及乳酸菌电激转化体系的建立[D].内蒙古大学,生物物理学,2014,硕士.
[13]黄舒.大学英语语块教学对非英语专业学生词汇能力的影响[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[14]田佳雯.A建设集团发展战略分析[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[15]陈飞翔,杨初引,周明明,王家德.印染废水的电化学深度处理及回用研究[J].电化学,2013,04:341-344.
[16]耿弘.VEGF基因多态性与肺癌遗传易感性的相关性研究[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[17]俞国华.变风量空调室内气流组织的数值模拟[D].西安建筑科技大学,暖通空调,2004,硕士.
[18]张明,李开成,胡益胜.基于小波邻域阈值分类的电能质量信号去噪算法[J].电力系统自动化,2010,10:84-89.
[19]王中霆.典型开孔结构及其螺栓连接结构力学性能分析[D].哈尔滨工业大学,工程力学,2013,硕士.
[20]王洁.基于云模型的推理规则在空气质量预报中的应用[D].安徽农业大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[21]王颖.我国农村寿险市场发展中存在的问题及对策[D].中南林业科技大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[22]郭琦.面向多雇主的需求优选系统的设计与实现[D].哈尔滨工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[23]张璐.勉县武侯祠建筑研究[D].西安建筑科技大学,建筑历史与理论,2004,硕士.
[24]王宏,魏韡,潘艳菲,张雪敏,梅生伟.基于双层规划的非线性鲁棒电力系统稳定器参数整定方法[J].电力系统自动化,2014,14:42-48.
[25]林宝城.穴位埋线治疗胆汁反流性胃炎的临床研究[D].广州中医药大学,针灸推拿学(专业学位),2013,硕士.
[26]李鹏.福田河白菊花种质资源和质量标准的研究[D].湖北中医学院,中药学,2004,硕士.
[27]张素蓉.企业价值最大化及其实现途径研究[D].天津大学,工商管理,2004,硕士.
[28]陈楠.乐山话声调实验研究[D].复旦大学,现代汉语语言学,2012,硕士.
[29]黄婧.平行设计双氢青蒿素哌喹片人体药动学及生物等效性评价的研究[D].山东大学,药理学,2013,硕士.
[30]尤灵敏.联合穿刺针导向槽电解加工关键技术与装备研发[D].浙江理工大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[31]李强.基于CycloneⅢ的车用甲醇汽油控制系统研究与设计[D].长安大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[32]王雷,董鸣,黄振英.种子异型性及其生态意义的研究进展[J].植物生态学报,2010,05:578-590.
[33]黄勋,程乐鸣,蔡毅,侯文慧,周劲松.循环流化床中烟气飞灰汞迁移规律[J].化工学报,2014,04:1387-1395.
[34]江灿.大叶蛇葡萄黄酮提取物血清药化及其对心、肾的保护作用研究[D].湖北中医药大学,中药学,2013,硕士.
[35]周晓艳,汪冰,陈汉清,王海龙,丰伟悦.腐殖酸对石墨烯衍生物与Fe~(3+)相互作用的影响研究[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第35分会:纳米生物医学中的化学问题[C].中国化学会:,2014:1.
[36]李文涛.残疾人歧视知觉对社会疏离的影响及其形成机制[D].宁波大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[37]段晓燕.光学相干断层扫描在原发性开角型青光眼早期诊断中的应用[D].河北医科大学,眼科学,2014,硕士.
[38]徐亚鑫.TH6213数控镗铣床主轴部件的优化设计[D].苏州大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[39]袁剑,张波,汤明慧,吴磊.ZrO_2/MCM-41催化的苯乙酮氢转移反应[J].高校化学工程学报,2013,05:818-824.
[40]吕梦.武汉天河国际机场发展战略研究[D].华中师范大学,工商管理(专业学位),2014,硕士.
[41]张欢.中国资产价格对通货膨胀的影响:理论与实证研究[D].首都经济贸易大学,国民经济学,2014,硕士.
[42]夏艳辉.奥巴马在第67届联合国大会上讲话的模拟口译实践报告[D].聊城大学,英语口译(专业学位),2013,硕士.
[43]张凤霞.基于一元算子的模糊蕴涵和余蕴涵及其广义重言式研究[D].山东大学,系统理论,2014,博士.
[44]黄其柏.道路交通事故法律责任探究[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[45]蒋艳.从计算机网络战争到计算机网络战争法——数字调节法法理的综合运用[D].华东政法学院,国际法,2004,硕士.
[46]姚萍.中国中药出口贸易发展现状分析及对策研究[D].东北财经大学,国际贸易学,2012,硕士.
[47]刘正奇.新型金属/介电复合等离激元微结构的光透射与光全吸收效应研究[D].南京大学,2013.
[48]梁洁.我国中小商业银行网络化发展战略的探索[D].暨南大学,2001.
[49]李广新.国有商业银行核心竞争力研究[D].西南财经大学,产业经济学,2013,博士.
[50]王铠尧.高性能LDPC码的设计及其在认知无线电网络中的应用[D].北京交通大学,2013.

相关推荐
更多