硅中离子注入硫属元素引入深能级的研究.docx

硅中离子注入硫属元素引入深能级的研究
硅中离子注入硫属元素引入深能级的研究
摘要：硅中离子注入(SIMS)技术是分析材料元素成分及其分布的一种有效、灵敏的表征手段。本文主要探讨了硅中离子注入硫属元素后引入的深能级，并对其形成机理进行了分析。研究表明，硫属元素离子注入硅晶体中会形成硫杂质原子，其中部分硫原子会和晶格中硅原子形成硅-硫化物，进而引入硫-硅化合物形成的深能级，对硅晶体的性能产生一定的影响。通过实验结合理论模拟，深入研究了硫属元素离子注入硅晶体中的过程和形成的深能级特性。
关键词：硅中离子注入，硫属元素，深能级，硅-硫化物，性能影响
一、引言
硅中离子注入技术是现代材料科学研究中常用的一种表征手段，其通过注入所需原子离子，通过表征样品中离子的分布情况来研究材料的成分和性能。其中，硫属元素是硅晶体中重要的掺杂元素之一。大量的研究表明，硫属元素的不同掺杂方式和浓度对硅晶体的性能有着较大影响。在硅中离子注入过程中，硫属元素的注入会导致硅晶体中硫杂质原子的形成，引起硅的晶体结构发生改变，因此引入了形成的深能级。本文主要对其形成机理及其对硅晶体性能的影响进行探讨。
二、实验过程
本实验针对1次序列玻璃中硅单晶进行硫属元素的注入，使用了40keV的硫离子进行注入。样品在加热处理过程中得到了不同剂量的硫注入。在样品处理成后，样品的硫浓度及注入深度进行了测试。实验过程中，我们通过X射线衍射技术和光致发荧光技术对样品中形成的硅-硫化物进行了表征，分析了硫-硅化合物形成的深能级特性。另一方面，我们也通过VTST和DFT理论模拟的方法研究了硫-硅化合物产生过程中的原子结构变化。
三、结果及分析
硫属元素注入硅晶体过程中，硫原子会与晶格中的硅原子发生化学反应，形成硅-硫化物。X射线衍射和光致发荧光技术表明，硫-硅化合物可以形成结晶的硫-硅化物，并出现在硅材料中的深能级态，且随着硫浓度的增加，深能级的能量也随之增长。可以通过电子顺磁共振、电感耦合等技术分析硫属元素注入后硅晶体中的深能级和形成机理。
硫属元素的注入会改变硅晶体的电子结构和晶体结构，对硅晶体的性能产生影响。该影响涉及硅晶体的电学、光学、力学等多个方面。当硫浓度增加时，硫原子会形成的硅-硫化物会增多，导致硅晶体中深能级的位置随之变化，从而影响其性能表现。此外，硫共同存在于杂质元素中时，还会影响硅晶体的电子迁移和缺陷的形成，对硅晶体的性能表现造成更为复杂的影响。
四、结论
硫属元素注入硅晶体会形成硫-硅化合物，在硅晶体中形成深能级。该深能级随硫浓度的增加而变化，对硅晶体的性能表现造成影响。此外，一些其他杂质元素的共存也会影响硅晶体性能的表现。未来，我们需要进一步深入研究其行为及各种因素对硅晶体性能的影响。
参考文献
[1]易宝.硅中离子注入对多晶硅薄膜水分浓度测量的影响[J].电子工程师（电子部分）,2021.
[2]祝贤.硅中质量分析质谱法分析缺陷检测中的若干问题研究[D].湖南大学,2020.
[3]宋大伟.硅中离子注入比较研究[J].电子测量与仪器学报,2019.