罗进宝 Vasiliy Pelenovich2)† 曾晓梅‡ 郝中华†† 张翔宇 左文彬 付德君

1) (武汉大学物理科学与技术学院，武汉 430072)

2) (武汉大学动力与机械学院，武汉 430072)

本研究提出采用两种不同的离子剂量比的气体团簇离子束多级能量模式来改善n-Si(100)单晶片的创伤表面.模式一采用低剂量的高能量团簇和高剂量的低能量团簇组合,模式二则采用高剂量的高能量团簇和低剂量的低能量团簇组合.结果证明,模式一的平坦化效果优于模式二,两者的均方根粗糙度分别为0.62 nm和1.02 nm.本文在研究多级能量模式平坦化前,先做了单一能量团簇轰击带有机械损伤的Si 片实验,来验证创伤去除、离子损伤程度与团簇能量的关系.结果证明,当用15 kV 高压加速团簇离子时,划痕去除效率最高,最终表面划痕很浅,但粗糙度下降不明显;当用8 kV,5 kV 低压加速团簇离子时,样品表面变得细腻,遗留的离子损伤最轻.然后将多级能量模式一与单一能量团簇轰击靶材进行对比,结果表明,与单一15 keV 的高能团簇处理相比,多级能量模式可以获得更为平坦的靶材表面;与单一5 keV 的低能团簇处理相比,多级能量模式可以更好的去除划痕等创伤.多级能量模式一将高、低能团簇优点集中起来,从而达到最佳的平坦化效果.

1 引言

气体团簇离子(gas cluster ion,GCI)是一种低荷质比的介观聚合体,其带电量一般仅一个电子e,而包含的原子或分子数量巨大,从几个到数千个甚至上万个不等,直径在0.1—10 nm 区间.因其低荷质比,使得团簇中原子的平均能量……