研究目的
研究在埋入式SiO2基质中位点可控形成单Si纳米晶体（NCs）的工艺，以探索其在室温单电子晶体管中的潜在应用。
研究成果
该研究展示了一种利用离子束混合技术在埋层二氧化硅中实现单硅纳米晶位置可控形成的新方法，对潜在的单电子晶体管器件具有应用前景。2.2纳米的纳米晶尺寸及其与硅/二氧化硅界面2纳米的间距表明，该方法极具潜力可兼容CMOS工艺集成至未来的单电子晶体管应用中。
研究不足
通过聚焦的Ne?离子束进行点状辐照以进一步减小混合体积的做法受到限制，因为要实现充分混合所需的高注量会导致过度溅射和Ne气泡形成。
1：实验设计与方法选择
该研究采用中能Si?或Ne?离子束混合技术将硅注入埋层SiO?中，随后通过热激活相分离实现调控。采用二元碰撞近似和动力学蒙特卡洛方法模拟该过程。
2：样品选择与数据来源
使用电阻率为10 Ω·cm的p型掺杂硅晶圆。埋层SiO?通过在1123K干氧气氛中热氧化生长，随后通过射频溅射沉积非晶硅层。
3：实验设备与材料清单
200kV离子注入机（Danfysik 1090型）、氦离子显微镜（ORION NanoFab，卡尔蔡司）、Allwin21? AccuThermal AW610热处理系统、FEI Titan 80-300透射电镜。
4：实验流程与操作步骤
采用200kV离子注入机进行宽束辐照，使用氦离子显微镜实施聚焦束辐照。快速热处理在氮气氛围中进行。截面样品通过经典制样法与聚焦离子束铣削制备。
5：数据分析方法
利用能量过滤透射电子显微镜（EFTEM）分析硅纳米团簇尺寸与分布，采用Fiji软件中的大津阈值法评估纳米团簇直径。
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helium ion microscope
ORION NanoFab
Carl Zeiss
Used for focused beam irradiation and imaging.
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transmission electron microscope
Titan 80-300
FEI
Used for energy-filtered transmission electron microscopy (EFTEM).
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focused ion beam
NVision 40
Zeiss
Used for milling including a lift-out process.
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ion implanter
Model 1090
Danfysik
Used for broad-beam irradiation of the samples.
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rapid thermal processing tool
Allwin21? AccuThermal AW610
Not provided
Used for rapid thermal processing of the samples.
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