Simulation of boron diffusion during low-temperature annealing of implanted silicon
本文对离子注入硼在硅晶体中的再分布进行了模拟。结果表明，在杂质分布的低浓度区，由于硼原子的长程迁移而形成“拖尾”
2012-07-15 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
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
Electrical activation and electron spin resonance measurements of implanted bismuth in isotopically enriched silicon-28
我们进行了连续波和脉冲电子自旋共振测量注入铋施主同位素富集的硅-28。施主通过热退火以最小的扩散被电激活。热退火过程中，铋离子注入的损伤得到了修复，在8 K时，Bpp = 12 uT，T2 =0.7ms。结果表明，离子注入铋是硅中自旋量子位集成的一个有前途的候选者。
2012-02-27 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
Modification of titanium and titanium dioxide surfaces by ion implantation: combined XPS and DFT study
对工业纯钛（cp-Ti）进行P+、Ca+、P+Ca+和Ca+P+离子注入（E=30 keV，D= 1 × 1017 cm-2）的XPS测量（芯能级和价带）和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的结果表明，在注入材料表面上形成的钛白膜中形成了各种结构缺陷。发现双注入（Ti：P ~+，Ca ~+和Ti：Ca ~+，P ~+）的最外层主要分别由Ca和P形成，即注入顺序是很重要的。密度泛函理论计算表明，在P+和Ca+P+离子注入下，阳离子（P-Ti）和阴离子（P-O）取代的形成能相当，这两种取代都能诱导[PO 4]3-和Ti-P物种的生成。对于Ca+和P+Ca+-离子注入，计算的形成能对应于Ca ~（2+）-Ti ~（4+）阳离子取代。这一结论与XPS的Ca 2 p和Ti 2 p芯能级、价带测量和相关化合物电子结构的DFT计算结果一致。注入离子转化为Ca 2+和[PO 4]3-物种提供了良好的生物相容性cp-Ti进一步形成羟基磷灰石。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.comp-ph
Characterization of the recovery of mechanical properties of ion-implanted diamond after thermal annealing
由于其出色的机械性能，金刚石和类金刚石材料发现了重要的技术应用，从成熟的工业领域（切割工具，涂层等）到更先进的机械设备，如微和纳米机电系统。高能离子的使用是制造三维微机械结构的一种强大而通用的工具。在这种情况下，它是最重要的是有一个准确的知识，离子诱导的结构损伤的影响，这种材料的机械性能，首先预测潜在的不希望的副作用的离子注入过程中，并可能定制所需的机械性能的制造设备。我们提出了一种原子力显微镜（AFM）表征的独立的悬臂梁在单晶金刚石获得的FIB辅助剥离技术，它允许确定的金刚石晶体的杨氏模量后，MeV离子辐照过程的同时制造的微结构，和随后的热退火。的AFM测量进行了与光束弯曲技术，并表明，热退火过程中允许的原始晶体的机械性能的有效恢复。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Link between local iron coordination, Fe 2p XPS core level line shape and Mg segregation into thin magnetite films grown on MgO(001)
在MgO（001）衬底上外延生长了有序的Fe（001）超薄膜。LEED图案指示在氧暴露1小时后形成磁铁矿（Fe $_3$ O $_4$）。尽管再退火样品4小时，LEED图案仍保持稳定。相比之下，Fe $2p$核心能级的X射线光电子能谱学（XPS）表明形成了主要仅包含三价铁的氧化铁。这种差异进行了分析和讨论采用电荷转移多重计算的Fe $2p$ XPS谱。我们发现，镁离子从衬底偏析到磁铁矿薄膜取代八面体配位的Fe $^{2+}$离子和八面体的网站，这是在理想的反尖晶石结构中未被占用的过量占用是改变形状的Fe $2p$ XPS光谱的驱动力。不同的潜在模型，这可能解释的性质的镁离子偏析到磁铁矿膜进行了讨论。
2015-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Effect of high temperature annealing (T > 1650°C) on the morphological and electrical properties of p-type implanted 4H-SiC layers
研究了高温退火对p型注入4 H-SiC材料电学性能的影响。在不同能量（30 - 200 keV）下进行铝（Al）的离子极化，以获得浓度为约1020 at/cm 3的300 nm厚的受体盒轮廓。注入的样品在高温（1675-1825 °C）下退火。退火样品的形态学分析显示，在1775°C下，表面粗糙度RMS仅略有增加，而在1825°C下，这种增加变得更加显著（RMS=1.2nm）。室温霍尔测量导致空穴浓度在0.65- 1.34 × 1018/cm 3的范围内，迁移率值在21-27 cm 2 V-1 s-1的量级。温度相关的电测量允许估计Al注入物质的活化能为约110 meV（对于在1675°C下的注入后退火），并且活性p型Al掺杂剂的分数在39%和56%之间。研究结果为4 H-SiC结型背栅和MOSFET的制备提供了有益的指导。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
XPS evidence of degradation mechanism in hybrid halide perovskites
本文报道了SiO_2/MAPbI_3杂化钙钛矿经可见光辐照和0-1000小时退火后的XPS价带谱测量结果。它是从XPS调查光谱发现，在这两种情况下（照射和退火）的I：Pb比的减少观察到老化时间，这明确地表明PbI 2相分离的光和热降解产物。辐照和退火的钙钛矿的XPS价带谱与MAPbI 3和PbI 2化合物的密度泛函理论计算的比较显示了I 5 p-态的贡献的系统性降低，并使我们能够确定降解的阈值，即光辐照为500小时，退火为200小时。
2019-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pleomorphic structural imperfections caused by pulsed Bi-implantation in the bulk and thin-film morphologies of TiO2
结合实验和理论研究结果的替代和集群效应在Bi掺杂的二氧化钛主机（散装和薄膜形态）。借助于脉冲离子注入（E（Bi+）= 30 keV，D = 1 * 1017 cm-2），在没有后回火的情况下，对本体和薄膜钛白进行Bi掺杂。采用X射线光电子能谱学（XPS）和密度泛函理论（DFT）方法研究了Bi离子注入TiO 2样品的电子结构。根据XPS数据和DFT计算，Bi离子注入的体相TiO_2中发生了Bi -> Ti阳离子取代，而在TiO_2：Bi的薄膜形貌中，Bi原子具有类金属团簇的偏聚倾向。结合XPS和DFT的考虑，可能的原因和观察到的效果的机制进行了讨论。据信，铋嵌入到所采用的TiO 2主体中的既定特性主要是所形成的“铋-氧”化学键合的多晶起源的序列。
2016-04-18 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
Formation and annealing of dislocation loops induced by nitrogen implantation of ZnO
虽然氧化锌是用于制造短波长光电子器件的有前途的材料，但是p型掺杂对于二极管的实现仍然是具有挑战性的步骤。非平衡的方法，如离子注入，预计掺杂ZnO的成功提供了注入引入的非辐射缺陷可以退火。本研究对ZnO衬底进行氮离子注入，并通过透射电子显微镜和X射线衍射（XRD）研究了900^{ \circ }C退火前后注入引起的扩展缺陷。退火前，这些缺陷被确定为位错环位于高N浓度区的基面，或在低N浓度区的棱柱面，连同线性位错。沿c轴的单轴变形为0.4%，由占主导地位的基底回路，测量通过XRD在注入层。退火后，棱柱环消失，而基底环的密度降低，直径增加。此外，位错环完全从亚表面区域消失。XRD测量表明，在注入和退火层中的残余变形仅为0.05%。在高氮浓度或高温下，基底环有利于棱柱环，这一事实归因于在这些条件下较低的堆垛层错能。环的合并和它们在次表面区域的消失归因于点缺陷扩散。最后，氮注入ZnO的电学和光学性质与观察到的结构特征相关。
2011-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Hyperdoping silicon with selenium: solid vs. liquid phase epitaxy
硫族元素超掺杂硅在硅基红外探测器和中带太阳能电池中具有潜在的应用前景。由于硫族元素在硅中的低固溶度极限，这些材料先前通过在某些背景气体中对注入硅或裸硅进行飞秒或纳秒激光退火来实现。沉积在硅表面上的高能量密度导致液相，并且快速的再结晶速度允许硫族元素捕获到硅基质中。然而，这种方法遇到了表面偏析的问题。在本文中，我们提出了一种固相处理闪光灯退火毫秒范围内，这是在传统的快速热退火和脉冲激光退火之间。闪光灯退火的硒注入硅显示出约70%的替代分数与注入浓度高达2.3%。与纳秒脉冲激光退火的样品相比，其电阻率更低，载流子迁移率更高。我们的研究结果表明，闪光灯退火是优于激光退火，在防止表面偏析，并允许可扩展性。
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci
In situ photoemission electron spectroscopy study of nitrogen ion implanted AISI-H13 steel
本文报道了在低氧分压气氛中氢对AISI-H13钢注氮试样组织性能的影响。样品在高真空室中通过使用宽离子束源注入。的H2+/N2+离子组合物的光束的变化和原位研究的表面组成的光电子能谱（XPS）。样品还进行了非原位分析的X射线衍射和扫描电子显微镜（SEM），包括能量色散光谱测量。发现氢具有改变表面处保留的氮的量的效果。该结果表明，在真空控制相对较差的工业机器中，氢的作用超出了氧蚀刻的公认效果。最后，确定了20至40% [H2]/[H2+N2]离子束组合物的最佳浓度，以在金属表面上获得最大的氮掺入。
2017-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Absence of ferromagnetism in V-implanted ZnO single crystals
介绍了V掺杂ZnO的结构和磁性。采用离子注入法将V离子引入到水热法制备的ZnO单晶中，注入剂量为1.2*10^16 ~ 6*10^16 cm^-2。在823 ~ 1023 K的高真空中进行了注入后退火。ZnO主体材料在照射后仍然部分地保持在结晶状态，并且通过退火部分地恢复。深度分布俄歇电子能谱显示V离子具有热迁移性。同步辐射X射线衍射表明没有形成第二相，这表明V取代到Zn位点上。然而，在所有的样品中没有明显的铁磁性观察到的超导量子干涉装置磁强计下降到5 K。
2006-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Morphological characterization of Ge ion implanted SiO2 matrix using multifractal technique
在Si衬底上生长了200 nm厚的SiO_2层，用150 keV能量的Ge离子以不同注量注入SiO_2基体。注入样品在Ar气氛中在950 ℃下退火30分钟。植入以及退火样品的形貌研究被捕获的原子力显微镜（AFM）。采用基于配分函数方法的二维多重分形去趋势涨落分析（MFDFA）对离子注入和退火样品的表面进行了研究。利用配分函数计算了广义Hurst指数随分段长度的变化。此外，可以看出，广义Hurst指数随矩的变化是非线性的，从而表现出多重分形性质。注量为7.5 × 10 ~（16）ions/cm ~ 2的注入表面退火后出现明显的多重分形。
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Dopant redistribution and activation in Ga ion-implanted high Ge content SiGe by explosive crystallization during UV nanosecond pulsed laser annealing
在对非晶硅和锗进行纳秒脉冲熔化激光退火时，经常会观察到爆炸结晶现象。EC中的凝固速度如此之快，以至于可以预期无扩散结晶。在先进晶体管的接触中，金属/半导体肖特基界面处的活性水平必须非常高，以实现低于10^{-9} ohm.cm 2的接触电阻率，这已经通过使用由MLA引起的掺杂剂表面偏析来证明。然而，在随后的接触清洁和金属化期间，表面处的几纳米的有益层可能容易被消耗。EC有助于解决此类工艺集成问题，从而实现掺杂剂化学分布的峰值的最佳定位。然而，目前尚缺乏重掺杂半导体杂质半导体材料中电致变色的实验研究。此外，据我们所知，掺杂剂激活EC从来没有实验报道。在本文中，我们提出了掺杂剂的再分布和激活的EC过程诱导的UV纳秒脉冲MLA在重镓（Ga）离子注入高Ge含量的SiGe。基于所获得的结果，我们还强调了潜在的问题，EC集成到实际的设备制造过程中，并讨论如何管理它们。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Simulation of interstitial diffusion of ion-implanted boron
本文提出了一个在快速热退火过程中，离子注入硼在锗注入非晶化硅层中的间隙扩散模型。据推测，由于在离子注入层中形成的杂质原子团的溶解或重排，在退火过程中连续产生硼化物，其中杂质浓度高于溶解度极限。由于硼原子半径与硅原子半径不同而产生的局部弹性应力也有助于硼原子的产生。在此模型的基础上，对离子注入硼在850 ℃、60 s的快速热退火过程中的再分布进行了模拟。热处理后硼分布的计算轮廓与实验数据吻合良好，证实了模型的适当性。已经导出了一些间隙扩散的参数。特别地，非平衡硼化物的平均迁移长度等于12纳米。约有1.96%的硼原子进入间隙位，参与了快速的间隙迁移，然后重新不动，迁移到替代位置或形成具有晶格缺陷的电惰性复合物。
2009-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Different shapes of impurity concentration profiles formed by long-range interstitial migration
本文提出了一个间隙杂质迁移模型，解释了低温退火过程中注入硼的再分布现象。认为非平衡态的硼化物是在离子注入过程中或热处理初期产生的，在退火的基本阶段，硼化物向内迁移并到达半导体表面。结果表明，硼浓度对数轴分布中的“尾”的形状从杂质元素平均寿命远小于退火时间时的直线变为向上弯曲以增加寿命的曲线。计算出的杂质浓度分布与实验数据非常吻合，描述了注入硼在750摄氏度下退火1小时和在800摄氏度下退火35分钟的再分布。同时，自然地解释了“尾部”区域中硼原子不完全电激活的实验现象。
2015-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Deep level transient spectroscopy study for the development of ion-implanted silicon field-effect transistors for spin-dependent transport
利用深能级瞬态谱（DLTS）研究了低注量、低能离子注入硅场效应晶体管所产生的缺陷，用于自旋相关输运实验。标准退火策略被认为是激活注入的掺杂剂和修复测试金属氧化物半导体（MOS）电容器的注入损伤。研究了氧化层固定电荷、界面陷阱电荷和少数载流子在DLTS中的作用。发现在950 $\rm ^{o}$ C下的炉内退火激活掺杂剂，但不能像1000 $\rm ^{o}$ C快速热退火那样有效地修复注入损伤。在这些退火之后没有观察到体陷阱的证据。离子注入自旋相关的传输设备显示具有预期的特性，使用在本研究中确定的处理策略。
2010-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Very low effective Schottky barrier height for erbium disilicide contacts on n-Si through arsenic segregation
本文研究了As ~+离子注入在n-Si衬底上沉积的薄Er膜中形成ErSi ~（2-x）后的分凝现象。在中等退火温度下获得的有效肖特基势垒高度（SBH）低于0.12 eV的相同的降低，无论在ErSi 2-x/Si界面的As掺杂剂的再分配。另一方面，如果注入剂量略有提高，达到低于0.12 eV有效SBH所需的退火温度可以进一步降低。该工艺能够形成具有低热预算的非常低效率的SBH ErSi 2-x/n-Si接触。
2011-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Phase transformation and water adsorption behavior of ALD deposited and annealed Ru and RuO2 films
本研究通过ALD合成钌薄膜并高温退火实现Ru向RuO₂的逐步相变，结合多种表征技术揭示相变规律，同时分析退火条件对薄膜水吸附与解离的影响，为电化学析水相关表面化学研究提供基础。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Local laser-induced solid-phase recrystallization of phosphorus-implanted Si/SiGe heterostructures for contacts below 4.2 K
针对Si/SiGe异质结全局退火破坏层堆叠的问题，提出局部激光退火工艺实现离子注入接触再结晶，结合室温光学校准，4.2K以下性能优于全局退火样品。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Simultaneous Nitrogen-Doping and Reduction of Graphene Oxide
我们开发了一种简单的化学方法，通过在氨中对GO进行热退火来获得大量的N掺杂的还原氧化石墨烯（GO）片。X射线光电子能谱学（XPS）研究表明，在300 ℃的低温下，GO片中的N掺杂量最高，在500 ℃时达到约5%N。N掺杂伴随着GO的还原，其中氧水平从所制备的GO中的~28%下降到1100 C NH3反应的GO中的~2%。掺杂的GO的N结合构型的XPS分析在掺杂的样品中发现吡啶N，在较高温度（> 90 ℃）下退火的GO中具有增加的季N（取代石墨烯平面中的碳原子的N）。发现GO中的氧基团负责与NH3和C-N键形成的反应。通过在H2中热退火的具有较少氧基团的预还原GO表现出与NH3的反应性大大降低和较低的N掺杂水平。单个GO片器件的电测量表明，在NH3中退火的GO比在H2中退火的GO表现出更高的电导率，表明通过在NH3中退火比在H2中退火更有效地还原GO，与XPS数据一致。在三端器件中，N掺杂的还原GO在负栅压下显示出明显的n型电子掺杂行为，具有狄拉克点（DP）。我们的方法可以导致大量的N-掺杂的，还原的GO片的合成，可用于各种实际应用。
2009-10-05 cond-mat.mtrl-sci
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
Synthesis and thermal stability of TMD thin films: A comprehensive XPS and Raman study
过渡金属二硫属化物（TMD）在过去十年中一直是二维材料研究的核心组成部分。在这段时间里，研究重点已逐步从合成和基础研究转移到探索其应用研究的性质，如电化学应用和电气设备的集成。由于发展速度快，优先考虑的往往是面向应用的方面，而仔细表征和分析的TMD材料本身偶尔被忽视。这对于涉及X射线光电子能谱学（XPS）的表征尤其明显，其中测量、峰拟合和分析可能是复杂和细致的工作，需要特定的专业知识。为了提高参考信息的可用性和可访问性，在这里，我们提出了一个详细的峰拟合XPS分析十过渡金属硫属化物。该材料被合成为大面积的SiO2上的薄膜，使用预沉积的金属膜的直接硫族化。除了XPS，还提供了每种材料的几种激发波长的拉曼光谱。这些互补的表征方法可以更全面地了解材料的组成和质量。由于材料稳定性是考虑应用时的关键因素，因此在高达400 °C的几个退火点后研究了TMD的空气热稳定性。这提供了每种材料的XPS和拉曼光谱的演变趋势，这改善了对它们的光谱的解释，同时也表明了它们的环境热极限。这提供了一个可访问的库和一套指导方针，以分析，比较和讨论TMD XPS和拉曼光谱。
2021-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Annealing of High Dose P Implantation in 4H-SiC
在这项工作中，我们已经研究了晶体缺陷和掺杂激活离子注入和退火后，通过使用各种技术，包括光致发光（PL），拉曼光谱和透射电子显微镜（TEM）。本工作的目的是测试双步骤退火的有效性，以减少点缺陷的密度在退火过程中产生的P注入4 H-SiC外延层。该工作的结果证明，无论是在1650 - 1700 - 1750 °C下进行1小时等时退火的第一个，还是在1500 °C下进行4小时至14小时之间的时间的第二个，都不能恢复样品的令人满意的结晶度并实现超过1%的掺杂剂活化。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Ag and Au Plasmonic Nanoparticles by Ion Implantation in Ga$_2$O$_3$ thin films
INESC Microsystems and Nanotechnology（微电子与纳米技术研究所）；Institute for Plasmas and Nuclear Fusion, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院等离子体与核聚变研究所）；Université Caen Normandie, CEA, ENSICAEN, CNRS, Normandie Univ, CIMAP UMR6252（卡昂诺曼底大学）；Centre for Nuclear Sciences and Technologies, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院核科学与技术中心）；Department of Nuclear Science and Engineering, Instituto Superior Técnico, University of Lisbon（里斯本大学高等理工学院核科学与工程系）
研究首次通过离子注入在氧化镓薄膜中形成等离子体银和金纳米颗粒，通过热退火和透射电镜确认了金属纳米颗粒的形成，并观察到光吸收中局部表面等离子体共振带的变化。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanocrystal Formation in Si Implanted Thin SiO2 Layers under the Influence of an Absorbing Interface
采用动力学三维晶格蒙特卡罗方法研究了1 keV硅离子注入SiO2薄膜中Si纳米晶（NC）的相分离过程。模拟开始从Si的深度分布使用动态，高通量的二元碰撞程序TRIDYN计算。从初始Si过饱和，NC被发现形成的成核，生长和奥斯特瓦尔德熟化在低Si浓度。或者在更高的浓度下，通过亚稳分解形成非球形的细长Si结构，其在较长的退火期间通过界面最小化而球化。在这两种情况下，紧密的SiO2/Si界面是扩散Si原子的强汇。NC在SiO2/Si界面处的薄NC自由氧化物层上方对齐。因此，去除NC的该区域的宽度具有用于通过直接电子隧穿进行NC充电的刚好合适的厚度，这对于非易失性存储器应用是至关重要的。此外，奥斯特瓦尔德成熟和Si向界面损失的竞争导致在低Si浓度（成核状态）下，裸露区的宽度恒定，并且在长时间的退火过程中平均NC尺寸恒定。
2002-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interfacial electrical and chemical properties of deposited SiO2 layers in lateral implanted 4H-SiC MOSFETs subjected to different nitridations
本文研究了在4 H-SiC上沉积SiO2层，并在NO和N2 O中进行不同的沉积后退火（PDA），以确定影响4 H-SiC MOSFET沟道迁移率和阈值电压稳定性的关键因素。特别是，PDA在NO中给出了更高的沟道迁移率（55 cm 2 V-1 s-1）比PDA在N2 O（20 cm 2 V-1 s-1），和亚阈值行为的设备证实了较低的界面态的NO的情况下的总量。后者也可以从栅控二极管配置中测量的4 H-SiC MOSFET的电容-电压特性的行为中推导出来。另一方面，循环栅极偏置应力测量允许分离的4 H-SiC带隙和近界面氧化物陷阱（NIOTs）在两个氧化物的上部和底部的界面态（NIT）的贡献。特别是，它被发现，NO退火降低了界面态捕获的电荷的总密度下降到3 × 1011 cm- 2和氧化物内捕获的那些下降到1 × 1011 cm-2。电子能量损失谱表明，在NO退火样品中这些陷阱的减少是由于在界面处的亚化学计量的氧化硅（~ 1 nm）和碳相关的缺陷（<1 nm）的量分别较低。这种相关性代表了理解SiO2/4 H-SiC界面物理的进一步进展，解释了4 H-SiC MOSFET的迁移率和阈值电压行为。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale nonlinear effects in Erbium-implanted Yttrium Orthosilicate
在衬底上进行适当位置的掺杂是自旋基量子存储器件的关键技术。聚焦离子束注入由于其高的空间分辨率而非常适合于这项任务。本文利用共聚焦光致发光光谱研究了离子束注入硅酸钇晶体中铒系综的性质。样品温度和注入后退火步骤强烈地影响注入离子的性质。我们发现，热注入导致更高的激活率的离子。在足够高的注量下，注量和离子最终浓度之间的关系变得非线性。两个模型解释所观察到的行为。
2015-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The influence of implantation conditions on dopant activation in Al-implanted 4H-SiC: A MD study applying an Al potential fitted to DFT barriers
CDL for Multi-Scale Process Modeling of Semiconductor Devices and Sensors, at the Institute for Microelectronics, TU Wien（维也纳工业大学微电子研究所多尺度半导体器件与传感器工艺建模中心）；Silvaco Europe Ltd.（Silvaco欧洲有限公司）
研究通过分子动力学模拟揭示了掺杂温度和剂量对4H-SiC中Al掺杂激活的影响，发现高温抑制了弗伦克尔对的生成，但高剂量下退火呈现非单调行为，揭示了掺杂剂溶解极限下的两种不同机制。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Angle-Resolved Photoemission as a Sensitive Probe of Surface Quality: Sputtered versus Annealed Cu(001)
Sungkyunkwan University（成均馆大学）
该研究对比LEED、XPS与ARPES对Cu(001)不同处理表面的响应，发现ARPES可检测出LEED和XPS无法识别的溅射诱导缺陷，证明其是表面质量的灵敏探针。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Silicon Implantation and Annealing in $β$-Ga$_2$O$_3$: Role of Ambient, Temperature, and Time
本文系统研究了退火气氛、温度和时间对β-Ga₂O₃中Si离子注入激活的影响，确定了不同掺杂浓度下实现完全激活所需的氧分压、温度和时间窗口，并揭示了过度退火现象及损伤恢复机制。
2023-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of low energy electron irradiation on formation of nitrogen-vacancy centers in single-crystal diamond
在扫描电子显微镜中暴露于低能电子束（2至30 keV）局部诱导NV中心的形成，而无需在已注入氮离子的金刚石中进行热退火。我们发现，非热，电子束诱导的NV-形成的效率比热退火低约四倍。但是与单独的热退火相比，在暴露于低能电子之后的连续热退火步骤（800 C）中的NV中心形成增加了高达1.8倍。这些观察点重建的氮空位复合物诱导的电子激发从低能量电子作为NV-中心形成机制，并确定本地电子激发作为空间控制的室温NV-中心形成的手段。
2012-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local formation of nitrogen-vacancy centers in diamond by swift heavy ions
我们将注入氮的金刚石暴露于快速铀和金离子束（~1 GeV），发现这些辐照直接导致氮空位（NV）中心的形成，而无需热退火。我们比较了快速重离子激活的NV-中心的光致发光强度与低能量电子照射和热退火形成的。用快重离子辐照的NV-产额是低能电子产额的0.1和热退火产额的0.02。我们讨论了快速重离子形成NV心的可能机制，如电子激发和热尖峰。虽然以低效率形成NV中心，但快速重离子使得能够在数十微米的相对大的距离上形成三维NV组装体。此外，我们的研究结果表明，NV中心的形成是一个本地探针的（部分）晶格损伤弛豫诱导的电子激发从快速重离子在金刚石。
2014-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetic-like behavior in Mn-implanted and post-annealed InAs layers deposited by Molecular Beam Epitaxy
本文报道了用分子束外延（MBE）方法在GaAs（100）衬底上生长的注入Ar和Mn的InAs外延膜的磁性和结构特性，以及在750 ℃下快速热退火（RTA）30秒的效果。质子激发X射线发射（PIXE）实验表明，Mn注入后，几乎所有的Mn原子都取代在InAs晶格的In位上，类似于稀磁半导体（DMS）中的情况。所有这些样品都显示出抗磁性行为。但是，经过RTA处理的Mn-InAs薄膜显示出室温磁性。根据PIXE测量，Mn原子不再是取代的。当用As作为注入离子进行相同的一组实验时，所有的层无一例外地呈现抗磁性。这表明Mn-InAs-RTA层中的室温铁磁类行为的出现与注入期间产生的晶格无序无关，而是与短时间热处理后产生的Mn反应有关。X射线衍射图（XRD）和卢瑟福背散射（RBS）测量证明了Mn-InAs-RTA外延层中的缺氧MnO 2相（名义上为MnO1.94）的分离，这可能是观察到的室温铁磁响应的起源。
2009-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermal and Oxidation Stability of Ti$_x$W$_{1-x}$ Diffusion Barriers Investigated by Soft and Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy
钛钨二元合金（TiW）是高功率半导体器件中的既定扩散阻挡层，因为其能够抑制铜从金属化方案扩散到周围的硅亚结构中。然而，很少有人知道钛钨的高温事件或其行为时，暴露在空气中的反应。在这里，结合软，硬X射线光电子能谱学（XPS）表征方法被用来研究后沉积退火和钛浓度对300 nm厚的TiW膜的氧化行为的影响。两种XPS技术的组合允许跨TiW层的表面和本体的化学状态和元素组成的评估。研究结果表明，在高温退火，钛偏析的混合金属系统和向上迁移，积累在TiW/空气界面。钛在相对短的退火时间尺度下显示出显著快速的扩散，并且钛表面富集的程度通过较长的退火时间段或通过增加前体钛浓度而增加。由于钛的强吸杂能力，表面钛富集增强了合金表面和本体的氧化程度。软X射线光电子能谱的定量突出了三种钨氧化环境的形成，归因于WO $_2$、WO $_3$和与钛环境配位的WO $_3$氧化物。这种组合表征方法从两个深度角度提供了对TiW合金的热稳定性和氧化稳定性的有价值的见解，有助于未来器件技术的发展。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Octahedral conversion of a-SiO2-host matrix by pulsed ion implantation
本研究通过XPS测量和DFT计算，证实脉冲离子注入可在a-SiO2基质中引发局部高压效应，诱导其从四重配位类石英结构向六重配位类斯石英的八面体转变，且转变存在剂量阈值。
2015-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Investigation of the SiO2-SiC interface using low energy muon spin rotation spectroscopy
使用正μ子作为以低能量注入的局部探针使得能够以纳米深度分辨率收集关于感兴趣的材料的信息（低能量μ子自旋旋转光谱（LE- $μ$ SR））。在这项工作中，我们利用LE- $μ$ SR的能力来进行SiO $_\text{2}$ -SiC界面的研究。研究了热氧化样品在一氧化氮（NO）和氩气（Ar）气氛中退火前后的变化。发现热氧化导致在靠近界面的SiC晶体和在界面本身的结构变化。已知NO环境中的退火钝化缺陷，导致界面陷阱（D $_{it}$）的密度降低; LE- $μ$ SR进一步揭示NO退火导致SiC中的高载流子浓度的薄层，取决于退火条件延伸到50 nm以上。我们还看到在热氧化之后在SiC中形成Si空位（V $_{Si}$）的迹象。NO退火后，氮占据的V $_{Si}$网站，导致D $_{it}$的减少，并在同一时间，创建一个电荷载流子丰富的区域附近的界面。通过比较的LE- $μ$ SR数据从一个已知的掺杂密度的样品，我们执行一个高分辨率的量化的自由载流子浓度的界面附近的NO退火后，并讨论观察到的近表面的变化的起源。最后，使用$μ$ SR示出了在界面下方的区域中的MOS电容器中的载流子的耗尽。NO退火的样品示出了最窄的耗尽区域，这可能是由于界面附近的D $_{it}$减小和电荷载流子富集区域。我们的研究结果表明，利用LE- $μ$ SR的许多好处，研究已无法与其他技术的半导体器件的关键区…
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and electrical characterization of three-dimensional graphitic microchannels in single crystal diamond
本文报道了用离子束直写技术在单晶金刚石上制备导电微通道的系统表征。聚焦的高能（~MeV）氦离子被用来选择性地将金刚石以微米级的空间精度在热退火时转化为稳定的石墨相，这是由于在范围的末端处发生的诱导结构损伤。可变厚度掩模允许精确调节微通道形成的深度，从几μm深到样品的表面。通过横截面透射电子显微镜（TEM），我们表明，该技术允许直接写入的非晶（和石墨，在适当的热退火）的微观结构在三个空间方向上的绝缘金刚石基体内延伸，特别是埋在一个高度绝缘的矩阵中的通道出现和电连接到样品表面的特定位置。此外，通过在室温和变温下的电特性，我们调查的导电性和电荷传输机制的微通道通过在不同的离子注量注入和随后的热处理后，表明在高温退火后，以上的临界损伤密度注入的通道转换成一个稳定的石墨相。这些结构对于不同的应用具有显著的影响，例如紧凑的电离辐射检测器、剂量计、生物传感器以及更一般地具有埋置的三维全碳电极的基于金刚石的装置。
2012-04-13 cond-mat.mtrl-sci
The effect of low-energy ion-implantation on the electrical transport properties of Si-SiO2 MOSFETs
利用热生长SiO_2栅介质的硅MOSFET器件，研究了16 keV磷离子注入SiO_2栅介质后低温下的电活性陷阱密度。我们发现，在1000 ℃快速热退火5秒后，每个注入的P离子贡献了额外的0.08 +/-0.03电活性陷阱，而没有增加的陷阱的数量被视为可比的硅注入。这一结果表明，附加陷阱是电离的P施主，而不是由于注入过程造成的损伤。我们还发现，利用室温阈值电压漂移，在注入密度为2 × 10^12 cm^-2时，施主的电激活率约为100%。
2004-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Recovery of beta-Ga2O3 after High Dose Implantation
Cornell University（康奈尔大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
研究高剂量植入后β-Ga2O3的外延恢复，通过XRD分析退火后晶格恢复情况，发现不同损伤条件下晶格恢复机制和新相形成过程。
2025-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Size and Location Control of Si Nanocrystals at Ion Beam Synthesis in Thin SiO2 Films
采用高能注量1 keV Si离子注入（001）Si上8 nm厚SiO2薄膜的二元碰撞模拟和退火过程中相分离形成Si纳米晶（NC）的动力学蒙特卡罗模拟相结合。对于非易失性存储器应用，这些模拟有助于控制NC的大小和位置。对于低浓度的注入Si，NC通过成核、生长和奥斯特瓦尔德熟化形成，而对于高浓度的Si通过亚稳分解分离。在这两种制度中，NC在SiO2/Si界面处的薄NC自由氧化物层上方形成。该自调节层具有刚好适合于通过直接电子隧穿进行NC充电的厚度。只有在成核制度的隧道氧化物的宽度和平均NC直径保持恒定在一个长的退火期间。这种行为源于Ostwald熟化和Si向Si/SiO2界面的损失的竞争。工艺模拟预测，对于非易失性存储器，NC合成的技术要求最好在成核制度中实现。
2002-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal analysis of metal organic precursors for functional Cu doped NiOx hole transporting layer in inverted perovskite solar cells the role of solution combustion chemistry in Cu doped NiOx thin films processing
低温溶液燃烧合成法是一种合成电子用功能性金属氧化物薄膜的简便方法。研究了以乙酰丙酮（Acetylacetone，Acetacetone，Acetacetone）和硝酸铜（Cu，Ni Nitrates）为燃料，采用不同摩尔比（w/o，0.1和1.5）的溶液燃烧法合成Cu：NiOx的过程，以及热处理温度（150，200和300 ℃）对合成过程的影响。研究了Cu：NiOx薄膜和块体材料的溶液燃烧合成过程。使用TGA和DTA的热分析研究表明，Cu：NiOx薄膜表现出更渐进的质量损失，而块体Cu：NiOx表现出明显的燃烧过程。薄膜在300 ℃的退火温度下可以结晶为Cu：NiOx，而较低的退火温度（150和200 ℃）产生非晶材料。对溶液燃烧合成的Cu：NiOx进行了详细的表征研究，包括XPS、UV-Vis、AFM和接触角测量。最后，将50 nm Cu：NiOx薄膜作为HTL引入倒置钙钛矿太阳能电池器件架构内。在150和200 oC下退火的Cu：NiOx HTL提供了具有有限功能的PVSC，而在300 oC下退火的Cu：NiOx HTL实现了有效的基于三重阳离子Cs0.04（MA0.17FA0.83）0.96Pb（I0.83Br0.17）3的PVSC。
2021-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced room temperature ferromagnetism in nanostructured MoS2 flakes by hydrogen post-treatment: Combined experimental and first-principles-based studies
该研究通过氢退火和氢辐照调控纳米结构MoS2薄膜的硫空位、氢吸附与边缘结构，将室温饱和磁化强度从1.66 emu/g提升至2.7 emu/g，并结合第一性原理计算揭示边缘取向、S空位和H吸附对磁矩的增强机制。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defects in the $β$-Ga$_2$O$_3$($\bar201$)/HfO$_2$ MOS system and the effect of thermal treatments
本研究结合实验阻抗测量与物理模拟，分析了$β$-Ga$_2$O$_3$($\bar201$)/HfO$_2$ MOS系统在不同环境退火后的缺陷特性，发现并定位了HfO$_2$中的两个缺陷带，揭示了热处理及Cr夺取氧气对缺陷分布的影响。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optically detected magnetic resonance study of thermal effects due to absorbing environment around nitrogen-vacancy-nanodiamond powders
本文通过注入Fe$^+$并添加Fe$_2$O$_3$和石墨sp$^2$粉末构建吸收环境，利用ODMR和拉曼光谱研究了NV-纳米金刚石粉末中由局部加热引起的共振红移及其与激光功率的关系，揭示吸收环境导致局部温度升高150-180 K的机制。
2024-05-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
