Ионно-лучевая установка ИЛУ-200 (разработка НИФТИ)

     Назначение: модификация приповерхностных свойств твердых тел и тонких пленок, легирование полупроводников, ионно-лучевой синтез захороненных сплошных слоев и наноструктур, инженерия дефектов, а также формирование приборных слоев и структур микро-, нано- и оптоэлектроники.

Характеристики установки:

-       имплантируемые примеси: H, He, B, C, N, F, Ne, Si, P, Ar, As, Ga, Ge.   

-       рабочее вещество для получения ионов: газ, твердое тело.

-       максимальная масса иона: до 75 а.е.

-       энергия ионов: 50-160 кэВ.

-       ионный ток: до 500 мкА в зависимости от энергии и типа ионов.

-       облучаемая площадь: до 30×30 мм².

-       однородность легирования: не хуже 10%.

-       возможность загрузки до 5 пластин диаметром 30 мм.

-       пределы концентраций: от 10^-6 ат.% до 30 ат.%.

-       контроль профилей распределения с помощью выбора энергий ионов.

-       оснащена спектроскопической системой PGT Quantum System 4004X с детектором мягкого рентгеновского излучения IGX50129 (спектральный диапазон 180 эВ – 100 кэВ, разрешение 129 эВ при 5,9 кэВ), что позволяет исследовать химический состав, структуру и дефекты в кристаллах и упорядоченных системах непосредственно при ионном облучении.

     Атомы внедряемой примеси ионизируются в источнике ионов, позволяющем получить пучки ионов различных веществ. Экстрагированный из источника и сфокусированный электростатической линзой  ионный пучок ускоряется полем секционной трубки и разделяется по массам электромагнитным анализатором. Взаимодействуя с атомами мишени, ионы многократно рассеиваются, теряют энергию и останавливаются на некотором расстоянии от поверхности, обычно на глубинах 0,01-1 мкм.

     В последние годы получены наноматериалы, представляющие собой тонкие пленки оксидных диэлектриков (SiO₂, SiO₂-GeO₂, Al₂O₃, ZrO₂), содержащие массивы полупроводниковых нанокластеров или нанокристаллов (Si, Si_xC, Si_xGe_y), сформированные путем имплантации в исходный материал фазообразующих ионов и последующего отжига при температураз 500-1200 ⁰С. Спектр оптического излучения материалов в видимом и ближнем ИК-диапазоне зависит от размеров нанокластеров, химического состава оксидной матрицы, и управляется путем вариации параметров ионной имплантации и отжига. Впервые установлена возможность улучшения люминесценции квантовых точек Si при ионном легировании фосфором. Предложен принципиально новый способ ионно-лучевого формирования люминесцирующих наноструктур путем облучения кремния ионами в области доз, переходных к аморфизации. Наноматериалы могут быть применены при создании устройств интегральной оптики, опто- и наноэлектроники, фотовольтаики а также в медицине.