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離子注入的阻滯機(jī)制
點(diǎn)擊量：2078 日期：2023-10-07 編輯：硅時(shí)代
當(dāng)離子轟擊進(jìn)入硅襯底后，與晶格原子碰撞將逐漸失去能量，最后停留在硅襯底內(nèi)。有兩種阻滯機(jī)制，一種是注入的離子與晶格原子的原子核發(fā)生碰撞，經(jīng)過這種碰撞將引起明顯的散射并將能量轉(zhuǎn)移給晶格原子，這種過程稱為原子核阻滯，在這種“硬”碰撞過程中，晶格原子可以獲得足夠的能量而從晶格束縛能中脫離出來，這將引起晶體結(jié)構(gòu)的混亂和損傷。另一種阻滯過程為入射離子與晶格電子產(chǎn)生碰撞，在電子碰撞過程中，入射離子的路徑幾乎不變，能量轉(zhuǎn)換非常小，而且晶體結(jié)構(gòu)的損傷也可以忽略。這種“軟”碰撞稱為電子阻滯。總阻滯力，即離子在襯底內(nèi)移動(dòng)單位距離時(shí)的能量損失，可以表示為：
Stotal=Sn+Se
其中，Sn為原子核阻滯力；Se為電子阻滯力。圖1說明了阻滯機(jī)制，圖2則顯示了阻滯力與離子速率的關(guān)系。
圖1 不同的阻滯示意圖
圖2 阻滯機(jī)理與離子速率的關(guān)系
離子注入過程的離子能量范圍從極淺結(jié)（Ultra-Shallow Junction，USJ）的0.1keV低能量到阱區(qū)注入的1MeV高能量，這個(gè)能量范圍如圖2中的I區(qū)域所示。從圖的最左邊可以看出對(duì)于低能量與高原子序數(shù)的離子注入過程，主要的阻滯機(jī)制為原子核阻滯。對(duì)于高能量、低原子序數(shù)的離子注入，電子阻滯機(jī)制比較重要。
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