碳离子注入对硅片表面黏附性能的影响

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• 出版年：2009
• 作者：张德坤；王大刚
• 单位1：中国矿业大学材料科学与工程学院
• 单位2：清华大学摩擦学国家重点实验室生物摩擦学中心
• 出生年：1971
• 学历：博士
• 职称：教授
• 语种：中文
• 作者关键词：单晶硅；离子注入；相对湿度；表面能；黏附力
• 起始页：566
• 总页数：5
• 经费资助：国家自然科学基金项目（50405042，50875252）；国家重点基础研究发展计划（973）项目（2007CB607604）；教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-06-0479）
• 刊名：中国矿业大学学报
• 是否内版：否
• 刊频：双月刊
• 创刊时间：1955
• 主管单位：中华人民共和国教育部
• 主办单位：中国矿业大学
• 主编：骆振福
• 地址：江苏徐州
• 邮编：221008
• 电子信箱：journal@cumt.edu.cn
• 网址：http://zgkyxxb.periodicals.com.cn/default.html；http://zgkd.chinajournal.net.cn；http://xb.cumt.edu.cn
• 卷：38
• 期：4
• 期刊索取号：P706.6 141
• 数据库收录：中文核心期刊；《中国科学引文数据库》(CSCD)源刊；美国《工程索引》(Ei Compendex)收录期刊；俄罗斯《文摘杂志》(AJ)收录期刊；美国《化学文摘》(CA)、《剑桥科学文摘》(CSA)收录期刊；美国《煤文摘》(Coal Abstracts)、《煤文精选》(CH)收录期刊；中国高校精品科技期刊；中国期刊方阵“双效”期刊；江苏省优秀期刊
• 核心期刊：中文核心期刊

摘要

为了改善单晶硅材料表面的黏附性能，对单晶硅片进行碳离子注入，注入剂量为2×10¹⁶ions/cm²，注入能量分别为40keV和80keV.采用X射线衍射、X光电子能谱仪和三维轮廓仪研究了碳离子注入前后硅片的晶体结构、化学组分及其面粗糙度，通过接触角测定仪和扫描探针显微镜测量了碳离子注入前后硅片表面的接触角和黏附力的大小。结果表明：碳离子注入改变了硅片表面的晶体结构，在表面形成富含碳和碳化硅的改性层，较注入前粗糙度和接触角分别增加70%～90%和1.7～1.8倍；随着碳离子注入能量的增大，疏水性的碳和碳化硅增多，粗糙度和接触角分别增加9.5%和3.4%。在33%和70%这2种相对湿度条件下，碳离子注入后硅片表面的黏附力分别减少54%～57%和34%～37.3%；碳离子注入能量增加，黏附力分别减小6.7%和4.8%。相对湿度从33%增加到70%时，单晶硅、注入能量为40keV和80keV的硅片表面的黏附力分别增加1.24，2.22，2.28倍。