低能离子束诱导单晶硅点状纳米结构与光学性能研究-论文.pdf

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1、第33卷第9期光学学报Vo1．33，No．92013年9月ACTAOPTICASINICASeptember，2013低能离子束诱导单晶硅点状纳米结构与光学性能研究陈智利刘卫国(西安电子科技大学微电子学院，陕西西安710064)摘要使用微波回旋共振离子源，研究了低能Ar束在不同入射角度下对旋转单晶硅(IOO)表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明：样品旋转、离子束能量为IOOOeV、束流密度为265~A／cm。、刻蚀时间为60rain时，在不同入射角度下，刻蚀后的样品表面可形成均匀的自组装点状结构入射角度为0。～25。时

2、，随着角度增加，样品表面粗糙度增大，点状结构有序性更强，光学透射率提高；继续增加入射角度，样品表面粗糙度及点状结构尺寸开始减小，光学透射率降低；增加入射角度到45o时，自组装点状结构消失，粗糙度和平均光学透射率达到最小值分别为0．83nm和55．o5；进一步增加入射角度，样品表面再次出现自组织装点状结构，表面粗糙度急剧增大，入射角度在65。时，平均光学透射率达到极大值64．59；此后，随着离子束入射角度的增加，表面粗糙度缓慢减小，光学透射率降低。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面弛豫机制相互作用的结果。关键词表面光学；微

3、纳米制造技术；自组织纳米结构；低能离子束刻蚀；表面形貌；光学透射率中图分类号O484文献标识码Adoi：10．3788／A0S2O1333．0922003NanodotsPatternandOpticalPropertiesofMonocrystaUineSiliconInducedbyLowEnergyIonBeamChenZhiliLiuWeiguo(InstituteofMieroelectronics，XidianUniversity，Xian，Shaanxi710064，China)AbstractElect

4、roncyclotronresonance(ECR)hasbeenemployedtoetchthesurfaceofm0n0crvstal1inesilicon(1O0)withsamplerotation，etchingeffectsandopticalpropertiesoflowenergyArbeamsatdifferention—beamincidentanglesarestudied．Theexperimentalresultsindicatethat，whenionbeamenergyis1000eV，

5、beamcurrentdensityis265uA／cm。，andetchingtimeis60minwithsimultaneoussamplerotation，wellorderedself—organizednanodotpatternsformontheSisurface．Within0。～25。，iftheincidentangleincreases，rootmeansquare(RMS)oftheroughnessandopticaltransmittanceofthesampleareenhancedwi

6、ththegrowthofself．organizingnano—．structure，whensurfaceroughenfunctionsprincipally．Iftheincidentangleremainsincreaseing，thereducingsizeofself-organizednanodotslessenRMSandopticaltransmittanceofsamples．Iftheincidentanglecontinuestoincreasenearlyupto45。，thedotpatt

7、ernsfadeaway。andRMSandmeanopticaltransmittanceofsamplesreachtheminimumsof0．83nmand55．05％，andthepolishingeffectisobviousforionbeams．Iftheincidentanglefurtherincreases，theself—organizeddotpatternsappearofthesamplesurfaceagain，RMSisdramaticallyenlargedandopticaltra

8、nsmittancestarttomagnifywiththeangleincreasing，andatabout65。，themeanopticaltransmittancegetthemaximumof64．59％。thentheRMSandopticaltransmittancebegintodecreaseslowlywi