等离子体浸没注入对材料表面改性的研究

论文摘要

等离子体浸没注入（PⅢ）是近年来出现的一种新型材料表面改性工艺。相比较传统的离子注入,它具有注入电压低,注入的剂量高的优势。PⅢ起初被应用于金属材料的力学性能改善,后来逐渐运用于生物,陶瓷,高分子材料等领域。近年来,PⅢ在微电子领域的应用逐渐的成为研究的热点。我们对注入过程进行参数模拟。我们和合作者共同搭建了一台等离子浸没注入设备,根据微电子材料的注入参数要求定制了一台高压电源设备。并进行了设备的真空度和加载电压调试。然后,利用PⅢ设备对一系列光电材料进行PⅢ表面改性处理,分析研究材料注入前后的性能变化。P型透明导电材料是目前光电材料研究领域中的难题。采用PⅢ设备对In2O3基薄膜材料进行N2+掺杂。分析注入后In2O3基薄膜材料的透光性能和电阻率的变化,并讨论了产生变化的原因。采用PⅢ设备对ZnO薄膜材料进行N2+掺杂。观察ZnO薄膜材料在注入后的hall电学性能的变化,探讨产生电学性能变化的机理。本文对无酸水热法生长多孔硅（PS）材料做了进一步的尝试,在不同的反应物剂量下制备出具有不同表面孔径度的多孔硅材料。并观察其光致发光性能的规律。采用PⅢ技术对多孔硅进行改性处理,发现其多孔硅发光峰位蓝移,分析讨论其发光机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 透明光电材料的研究进展
• 1.1.1 透明导电金属氧化物材料概
• 1.1.2 透明导电金属氧化物材料的制备工艺
• 1.1.3 透明导电材料
• 2O₃基透明导电材料'>1.1.3.1 In₂O₃基透明导电材料
• 1.1.3.2 ZnO薄膜材料
• 1.2 多孔硅材料
• 1.2.1 多孔硅材料概述
• 1.2.2 多孔硅的发光机制讨论
• 1.2.3 多孔硅材料的制备
• 1.3 等离子体浸没注入技术
• 1.3.1 传统的束线注入
• 1.3.2 等离子体浸没注入技术
• 1.3.3 等离子体浸没离子注入的应用
• 1.3.4 等离子体浸没离子注入的发展
• 1.4 本论文工作
• 1.5 本论文工作的创新点
• 第二章 等离子体浸没离子注入实验装置
• 2.1 等离子体浸没离子注入总体系统
• 2.2 真空系统
• 2.3 等离子体源
• 2.4 脉冲高压电源
• 第三章 PⅢ注入的软件模拟和剂量计算
• 3.1 SRIM软件模拟
• 3.1.1 SRIM软件的介绍
• 3.1.2 SRIM软件的应用
• 3.2 剂量计算
• 第四章 PⅢ注入及性能表征
• 2O₃基透明导电薄膜改性'>4.1 In₂O₃基透明导电薄膜改性
• 2O₃透明薄膜的制备'>4.1.1 纯的In₂O₃透明薄膜的制备
• 4.1.2 PⅢ材料表面注氮处理
• 4.1.3 薄膜材料的表征
• 4.1.4 小结
• 4.2 ZnO薄膜的材料表面改性
• 4.2.1 磁控溅射生长n型ZnO
• 4.2.2 脉冲激光沉积（PLD）n型ZnO薄膜
• 4.2.3 PⅢ表面注氮处理
• 4.2.4 ZnO薄膜性能的表征
• 4.2.5 小结
• 4.3 多孔材料的表面改性
• 4.3.1 多孔硅材料的制备
• 4.3.2 PⅢ表面注氮处理
• 4.3.3 多孔硅材料性能的表征
• 4.3.4 发光机理讨论
• 4.3.5 小结
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢