Extended T2 times of shallow implanted NV in chemically mechanically polished diamond
该研究证明化学机械抛光（CMP）工艺可在工业可扩展条件下将浅层注入NV色心的自旋寿命提升至13C限制水平，T2中位数达355微秒，优于ICP-RIE处理方法。
2024-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Change in the microscopic diffusion mechanisms of boron implanted into silicon with increase in the annealing temperature
建立了硼在硅中扩散的双流模型。该模型的目的是模拟瞬态增强扩散，包括离子注入硼在低温退火过程中的再分布。提出了硼的扩散机制，即：非平衡态硼原子的长程迁移机制和杂质原子-硅自填隙对的形成、迁移和溶解机制。在此基础上，对800 ℃和900 ℃退火条件下硅衬底中注入硼的再分布进行了模拟。计算的硼浓度分布与实验数据吻合得很好。结果表明，在800 ℃时，杂质原子的输运是由于团簇转变或溶解过程中产生的非平衡硼原子的长程迁移所致。另一方面，发现在900摄氏度的温度下，对扩散机制在显著的瞬态增强扩散中起主要作用。确定了描述非平衡态硼原子输运和置换溶解态硼原子瞬态增强扩散的若干参数。例如，发现在900摄氏度的温度下，硼扩散的时间平均增强约等于44倍。所获得的结果是重要的瞬态增强扩散抑制的方法的发展，牢记硅集成微电路的尺寸的缩放。
2011-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermal diffusivity recovery and defect annealing kinetics of self-ion implanted tungsten probed by insitu Transient Grating Spectroscopy
钨是未来聚变反应堆中面向等离子体的装甲部件的有前途的候选材料。一个关键的问题是其通常优异的热传输性能的辐射诱导的退化。在这项全面的研究中，热扩散率退化离子注入钨和它的演变从室温（RT）到1073 K被认为是。五个样品在室温下暴露于20 MeV的自离子，以实现从3.2 × 10-4到3.2位移/原子（dpa）的损伤水平。瞬态光栅光谱与原位加热，然后用于研究作为温度的函数的热扩散率演变。使用动力学理论模型，从测得的热扩散率的等效点缺陷密度估计。结果表明，在450 K和650 K之间的热扩散率的显着恢复，这与单空位迁移率的开始相一致。在1073 K退火后，初始损伤为3.2 × 10-3 dpa或更小的样品恢复接近原始值的热扩散率。另一方面，对于3.2 × 10-2 dpa或更高的剂量，即使在1073 K退火后，热扩散率的残余降低仍然存在。透射电子显微镜显示，这是与延长，辐射诱导的位错结构，退火后保留。灵敏度分析表明，热扩散率提供了一个有效的工具，用于评估总的缺陷含量在钨高达1000 K。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of the transient interstitial diffusion of implanted atoms during low-temperature annealing of silicon substrates
结果表明，在离子注入杂质分布的低浓度区，许多与“拖尾”有关的现象是由于非平衡杂质的反常扩散所致。这些现象包括在非晶化硅中的硼注入、铟离子的“热”注入、离子注入层的退火等。特别是，为了验证这一微观机制，模拟离子注入层的低温退火过程中的硼再分布已经进行了不同条件下的瞬态增强扩散抑制。由于与实验数据符合得很好，得到了非平衡杂质电子的平均迁移长度值。已经表明，对于注入到由锗离子非晶化的硅层中的硼，由于额外的氮注入，在800摄氏度的退火温度下杂质元素的平均迁移长度从11nm减小到约6nm。如果处理温度降低到750摄氏度，则观察到平均迁移长度的进一步缩短。在800 ℃热处理条件下，BF_2离子注入硅单晶时，硼化物的平均迁移长度为7.2nm。
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Blue shift of yellow luminescence band in self-ion-implanted n-GaN nanowire
光学光致发光的研究进行自离子（Ga+）注入名义掺杂的n-GaN纳米线。辐照过程中使用了能量为50 keV的Ga+聚焦离子束（FIB），注量范围为1 × 1014 - 2 × 10^16离子cm ^-2。随着能量密度的增加，观察到黄色发光（YL）带的蓝移。施主-受主对（DAP）模型的发射涉及浅施主引入的点缺陷团簇相关的氮空位和可能的深受主镓间隙团簇创建负责的移位。氮气氛中的高温退火通过去除氮空位来恢复YL带的峰位。
2004-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Nuclear magnetic resonance of ion implanted $^8$Li in ZnO
我们报告的稳定性和磁性状态的离子注入$^8$锂在单晶的半导体ZnO使用$β$检测核磁共振。在超稀浓度下，光谱显示出从7.6到400 K的不同Li位点。电离的浅施主间隙Li在整个温度范围内是稳定的，证实了其自补偿其（Zn）替代对应物的受主特性的能力。在300 K以上，自旋-晶格弛豫表明相互作用缺陷的相关局部运动的开始，并且光谱显示从无序配置到替代的位置变化过渡。与间隙原子一样，替代原子也没有分辨出超精细分裂，表明它在210 K以上也完全电离。间隙$^8$ Li处的电场梯度表现出显著的温度依赖性，具有非立方金属的典型幂律。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermal diffusivity degradation and point defect density in self-ion implanted tungsten
使用瞬态光栅光谱（TGS），我们测量暴露于不同水平的20 MeV自离子辐照的钨的热扩散率。每原子位移（dpa）低至3.2 x 10^-4的损伤会导致热扩散率显著降低。0.1 dpa及以上的剂量，直至10 dpa，在室温下从原始值降解约55%。使用动力学理论模型，辐射引起的点缺陷的密度估计的基础上测得的变化，作为剂量的函数的热扩散率。这些预测进行了比较，在透射电子显微镜（TEM）中观察到的点缺陷和位错环密度。分子动力学（MD）的预测相结合的TEM观察，以估计与缺陷簇太小，TEM探测的点缺陷的密度。当这些“看不见的”缺陷占，总的点缺陷密度一致，以及从TGS的剂量范围跨越3个数量级的估计。动力学理论模型也被用来估计预期由于TEM可见和不可见的缺陷的热扩散率退化。精细分布的不可见的缺陷似乎发挥更重要的作用，在热扩散率降低比较大的TEM可见位错环。这项工作证明了TGS的能力，结合动力学理论模型，提供快速，定量的洞察缺陷密度和辐照材料的性能演变。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Faulted loop nucleation and dopant activation in Al-implanted 4H-SiC
TU Wien（维也纳工业大学）；Silvaco Europe Ltd.（Silvaco欧洲有限公司）
本研究通过分子动力学模拟揭示，Al注入4H-SiC在高温下形成故障环降低Al激活，而低温注入可提高激活效率。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci
From phase transformation to amorphization: damage accumulation in Yb-implanted $β-Ga_2O_3$
National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）；Institute of High Pressure Physics UNIPRESS, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多尔夫亥姆霍兹中心）
本研究通过多技术分析Yb注入β-Ga2O3的损伤演化，揭示其相变、缺陷积累及非晶化过程，发现氧化镓辐射耐受性受离子相互作用影响，挑战其高稳定性认知。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Statistical investigations on nitrogen-vacancy center creation
实验表明，浅氮极化（<10 keV）导致带负电荷的氮空位中心（NV-）产率为0.01- 0.1%。在碳基体中引入NV中心的最成功的技术是离子注入，然后在1100 K下退火。利用分子动力学（MD）和蒙特卡罗（MC）方法研究了浅注入过程中沟道效应和统计扩散的影响。用密度泛函理论计算了扩散过程的能垒。我们的模拟结果表明，与实验相比，NV产率有显着差异。据统计，25%的注入氮在退火后形成NV中心。
2013-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Non-contact, non-destructive mapping of thermal diffusivity and surface acoustic wave speed using transient grating spectroscopy
我们提出了激光诱导瞬态光栅光谱（TGS）技术的新发展，使大面积的热扩散率和表面声波速度的二维地图的测量。其他功能包括目标测量和适应表面粗糙度增加的样品的能力。这些新的能力是通过记录大的TGS地图的氘注入钨，线性摩擦焊接航空航天合金和高熵合金的晶粒尺寸范围。结果表明，在弹性各向异性样品中观察晶粒微观结构的能力，并检测样品中的异常，例如由于辐照和先前的测量。他们还指出了使用TGS来量化多晶材料表面晶粒尺寸的可能性。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Additive solid immersion lenses for enhanced collection efficiency of shallow NV centers by pulsed laser deposition and structurization of high-k amorphous oxides
Leipzig University（莱比锡大学）；Felix Bloch Institute, Leipzig University（莱比锡大学费利克斯·布洛赫研究所）；SaxonQ GmbH（萨克森量子有限公司）；Department of Prosthetic Dentistry and Dental Material Science, Leipzig University（莱比锡大学假肢牙科与牙科材料科学系）
本文提出基于高介电常数YSZ的加法式固体浸没透镜，通过脉冲激光沉积和光刻工艺，使浅层NV色心饱和强度平均提升63%，所需激光强度降低33%。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Simulation of Arsenic Diffusion During Rapid Thermal Annealing of Silicon Layers Doped with Low-Energy High-Dose Ion Implantation
本文建立了离子注入As的瞬态增强扩散模型，并发展了有限差分法对所得到的方程组进行数值求解。同时考虑了界面附近点缺陷分布的不均匀性和对砷团簇的更精确描述。快速退火过程中As扩散的模拟结果与实验数据吻合较好。关键词：扩散;团簇;离子注入;砷;硅PACS：66.30.Jt
2006-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Dot Floating-Gates for Nonvolatile Semiconductor Memories - Their Ion Beam Synthesis and Morphology
通过用一层硅点代替浮置多晶硅栅，可以大大提高当前闪存的可扩展性和性能。该多点层可以通过离子束合成（IBS）在非常薄的栅氧化物中以CMOS兼容的方式制造。在这里，我们提出了实验和理论研究IBS的多点层组成的硅纳米晶体（NC）。纳米碳是由超低能量硅离子注入产生的，这会在浅注入区引起高的硅过饱和。在注入后退火期间，这种过饱和导致过量Si与SiO2的相分离。迄今为止，对这一分相过程的研究一直受到透射电子显微镜（TEM）中Si和SiO_2之间弱Z衬度的限制。在这里，通过使用配备并行电子能量损失谱系统（PEELS-STEM）的扫描透射电子显微镜映射Si等离子体激元损失来解决这个成像问题。此外，Si相分离的动力学晶格蒙特卡罗模拟已被执行，并与实验Si等离子体激元地图进行比较。理论上预测，随着离子注量的增加，多点硅浮栅的形貌会从孤立的球形纳米碳转变为弥散的旋节硅图案。这些图案与PEELS-STEM图像非常一致。然而，对旋节模式的预测通量低于实验值。由于环境大气的氧化剂渗透到注入的SiO2中，注入的Si的相当大的一部分可能由于氧化而损失。
2004-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Transient Electron Trapping in Phosphorus-doped Silicon
电子自旋进动的实验证据表明，在全电子器件的掺磷硅沟道中的电子自旋进动同时表明了两个不同的过程：（i）由于从注入器到检测器的纯导带传输而导致的短时间尺度（~ 50 ps），以及（ii）由于浅杂质陷阱中的捕获/再发射相关延迟而导致的长时间尺度（~ 1 ns）。这种现象的起源，通过温度，电压和电子密度依赖性测量检查，建立通过比较的数值模型，并示出揭示参与亚稳态激发态的磷杂质光谱。因此，这项工作表明，有可能使宏观自旋输运的研究有关的量子制度的个别自旋相互作用与杂质的设想为量子信息应用。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Characterisation of polystyrene coatings after plasma immersion ion implantation and adsorption of protein
采用等离子体浸没离子注入法（PIII）对旋涂在抛光硅衬底上的聚苯乙烯薄膜进行了氮或氩离子注入，并通过X射线和中子反射仪、紫外-可见光谱仪和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、椭圆偏振仪以及拉曼光谱仪进行了研究。通过X射线和中子反射仪清楚地观察到聚苯乙烯涂层中离子碰撞级联产生的致密碳结构的深度分布。氩离子在比氮离子浅的深度处产生更高密度的改性层。测量这些梯度层的厚度同意预期的离子注入深度计算SRIM。X射线和中子反射计的灵敏度允许石墨化层内的密度和氢含量梯度的分辨率。发现经处理的层直接从溶液共价固定蛋白质。固定在表面上的弹性蛋白原蛋白单层的特点。SDS洗涤后，原弹性蛋白保留在表面上。
2012-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.plasm-ph
Characterising Ion-Irradiated FeCr: Hardness, Thermal Diffusivity and Lattice Strain
离子辐照的FeCr合金对于理解和预测未来核反应堆结构钢的中子损伤是有用的。以前的研究主要集中在辐照引起的缺陷的结构，探测透射电子显微镜（TEM），以及机械性能的变化。在这些研究中，广泛的照射条件已被用于具有不同处理历史的样品，这使得缺陷结构和材料性能之间的关系的分析变得复杂。此外，关键的属性，如辐射引起的热输运和晶格应变的变化，很少探索。在这里，我们提出了一个系统的研究Fe3 Cr，Fe5 Cr和Fe10 Cr二元合金注入20 MeV的Fe $^{3+}$离子的标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa在室温下。纳米压痕，瞬态光栅光谱（TGS）和X射线微束劳厄衍射被用来研究硬度，热扩散率和应变的变化，在材料中作为损伤和Cr含量的函数。我们的研究结果表明，铬导致增加保留的辐照引起的缺陷，造成实质性的变化，硬度和晶格应变。然而，热扩散率随损伤的增加变化不大，而是随材料中Cr含量的增加而显著降低。我们发现显着的晶格应变，即使在样品中暴露于一个标称位移损伤为0.01 dpa。从晶格应变测量预测的缺陷密度是显着高于在以前的TEM研究中观察到的，这表明TEM可能无法完全捕获的辐射诱导的缺陷人口。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
