【摘要】 本研究通过GIXRD与XRR技术，揭示硅基/BK7玻璃基底对25-75nm钛/氧化钛纳米层晶体结构及粗糙度的特异性影响。获取精确的纳米层密度、厚度参数及基底匹配度数据，为半导体镀层工艺提供技术参考。

图1 15.9MeV硅离子辐照到1.0×1017离子/cm2剂量时，样品的位移损伤、硅离子浓度和沿深度的能量损失

 

一、实验设计与技术原理

本研究采用掠入射X射线衍射(GIXRD)结合X射线反射计(XRR)，对沉积在硅基、石英及BK7玻璃基底的25-75nm钛/氧化钛纳米层进行系统分析。通过对比传统XRD与GIXRD技术，揭示基底材质对纳米层晶体结构的特异性影响。

 

图2 （a）纯SiC和辐照SiC的GIXRD图谱，（b）3个C-SiC（220）和6个H-SiC（110）晶面的拟合曲线

 

1.1 仪器参数配置

  • 测试设备：X'Pert Pro MPD衍射仪
  • 入射角范围：0.1°-0.5°（梯度变化）
  • 2θ扫描范围：20°-80°

 

二、关键数据发现

2.1 基底粗糙度对比

基底类型

粗糙度(nm)

纳米层匹配度

BK7玻璃

1.6±0.2

低

硅基/石英

0.8±0.1

高

 

2.2 纳米层特性参数

1.钛层密度：4.52±0.07g/cm³

2.氧化钛密度：3.52±0.08g/cm³

3.界面氧化层：3.22±0.41g/cm³

 

三、技术应用前景

本研究建立的GIXRD/XRR联用方案，为离子改性研究提供关键参数支撑：

  • TRXPS粗糙度关联性研究
  • 高电荷Xe离子改性实验
  • 半导体器件界面优化

 

参考文献：[1] P. Fitriani, A.S. Sharma, D.H. Yoon, Effects of sintering additives on the microstructural and mechanical properties of the ion-irradiated SiCf/SiC, J. Nucl. Mater. 503 (2018) 226–234.

[2] D.J. Senor, G.E. Youngblood, L.R. Greenwood, et al., Defect structure and evolution in silicon carbide irradiated to 1 dpa-SiC at 1100C, J. Nucl. Mater. 317 (2-3) (2003) 145–159.

 

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