研究目的
设计一种新型原位低能离子源，用于通过离子轰击对样品表面进行表面改性。
研究成果
该设计的离子源能有效利用低能离子对表面进行改性，可应用于抛光过渡金属二硫化物层状材料或改善液相外延表面，并已成功实现快速去除硅表面原生氧化层。
研究不足
该光源产生具有有限电流密度（100 eV时为0.019 nA/μm2）的静态束流，受影响区域由偏置电压定义，可能限制均匀性或可扩展性。
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2016年欧洲显微镜学大会：会议录 || 用于局部表面改性的原位低能氩离子源
DOI：10.1002/9783527808465.EMC2016.6024
出版年份：2016
更新时间：2025-09-24 06:15:23
摘要：
已设计出一种用于样品表面改性的新型原位低能离子源。该离子源基于低能离子轰击原理，通过Ar+、N+或He+等离子束可实现对样品表面的局部改性。典型能量范围为10-100电子伏特，覆盖从化学反应到离子刻蚀直至离子注入的多种相互作用类型。其工作原理如下：灯丝发射的电子经灯丝与栅极间电势差加速后射向栅极，随后进入栅极与样品间的充气区域使气体电离，最终离子在栅极与样品间电势差作用下被加速轰击样品。该离子源可产生能量10-100电子伏特（半高宽7.1微米）的可调静态离子束，在100电子伏特时中心离子电流密度达0.019纳安/平方微米，与常规ICP源100电子伏特时的电流密度非常接近。通过调节偏置电压可精准控制低能离子的作用区域。该技术的首批应用包括对化学气相沉积制备的过渡金属二硫化物层状材料顶面进行抛光，或改善感应耦合等离子体制备的液相外延表面。图1展示了离子束作用的实例：采用100电子伏特氩离子在25秒内清除了硅表面的自然氧化层。
关键词：
Ar+
表面改性
低能离子源
化学反应
半高宽
原生氧化层去除
离子刻蚀
感应耦合等离子体
电流密度
静态束流
N+
离子轰击
过渡金属二硫化物
He+
液相外延
离子注入
原位
气体电离
灯丝
栅极
化学气相沉积
作者：
John Doe，Jane Smith
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