ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 1 ELECTROPHYSICAL COMPLEX ON BASIS OF THE ELECTROSTATIC ACCELERATOR ESA-2 FOR FUNDAMENTAL AND APPLIED INVESTIGATIONS Institute of Applied Physics Problems, Belarussian State University, Minsk, Belarus Lagutin A.E., Boyko E.B., Kamyshan A.S., Komarov F.F.

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 2 УСКОРИТЕЛЬ ЭСУ-2 ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ УСКОРИТЕЛИ ИОНОВ УСКОРИТЕЛЬ HVEE AN-2500 диапазон энергий, кэВ180 ÷ 1000 ускоряемые ионыот Н + до Ar + стабильность энергии ± 0,1 % ток на мишени до 40 мкА диапазон энергий, кэВ1000÷2500 ускоряемые ионыН +, Не + стабильность энергии ± 0,01 % ток на мишени до 200 мкА

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 3 Имплантационный модуль 1) тип имплантируемых ионов H +, H 2 +, N +, N 2 +, Ar + ; 2) энергия имплантируемых ионов H +, H 2 + ( ) кэВ, N +, N 2 + ( ) кэВ, Ar + ( ) кэВ; 3) немонохроматичность ионного пучка ,5 %; 4) полный ток на мишени до 40 мкА; 5) минимальный диаметр пятна на мишени мм; 6) диаметр обрабатываемых пластин до 100 мм; 7) тип развертки ионного пучка электростатический; 8) вакуум в мишенной камере не более Па; 9) диапазон температуры мишени (25 500)° С. Параметры имплантера:

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 4 Ионно-лучевая модификация материалов Формирование скрытых высокоомных термостабильных слоев в кремнии субстехиометрической имплантацией азота Первая (горячая) имплантация Условия: Условия: t= 400 C, энергия N , 280, 200 кэВ, дозы 6,5 · 10 16, 3,3 · и 3,1 · ион/см 2, соответственно. Концентрация азота в скрытом слое составляет в среднем 11÷14 %. Энергетические спектры РОР ионов He + с энергией 1,5 МэВ кристалла Si, после имплантации ионов N – осевой спектр; имплантация в исходный Si: 270 кэВ; 5 · ион/см 2, при t = 25° C; 2 - осевой спектр; 230 кэВ, 5 · ион/см 2 при 400° C кэВ, 5 · ион/ см 2 при t = 25° C (- - -) – осевой для исходного Si; ( ) – случайный спектр. Вторая (холодная) имплантация Условия: Условия: энергия – 400 и 200 кэВ, доза – 0,65 · и 0,31 · ион/см 2, соответственно. Постимплантационный отжиг t= 900 ÷ 950° C в азоте в течение 30 мин. Получено: - среднее значение удельного сопротивления 1,1 · 10 6 Ом · см. - толщина скрытого слоя - около 300 нм; - толщина приповерхностного рабочего слоя - около 160 нм.

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 5 Изменение оптических характеристик органических материалов Дозовые зависимости изменения толщины Δ d/d пленок ПММА Дозовые зависимости изменения коэффициента преломления пленок ПММА Пленки полиметилметакрилата [C 5 H 8 O 2 ] n Условия: Условия: N 2 + c энергией 300 кэВ и дозами ÷10 15 ион/см 2 Ионно-лучевая модификация материалов см 2

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 6 Энергия ионов H +, кэВ Доза, ион/см 2 4,2· ,3· ,2· ,0· ·10 14 Режимы имплантации, при комнатной температуре Создание вертикальной изоляции в арсениде галлия Омсм Удельное сопротивление изоляции Омсм Зависимость удельного сопротивления облученного эпитаксиального слоя GaAs c начальным сопротивлением 0,55 Омсм от температуры Ионно-лучевая модификация материалов

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 7 АНАЛИТИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ РЕЗЕРФОРДОВСКОГО ОБРАТНОГО РАССЕЯНИЯ ИОНОВ Аналитический модуль РОР с ЭСА Параметры ЭСА: 1. Угол поворота ионного пучка Ф е = Радиус кривизны r 0 = 30 cм, r 2 – r 1 = 0,8 cм 3. Телесный угол, стягиваемый детектором ΔΩ = 1,3·10 -4 ср 4. Потенциал на электродах ЭСА от ± 45 до ± 7500 В 5. Диапазон анализируемых энергий от 40 до 281 кэВ 6. Энергетическое разрешение 1 % Электростатический анализатор энергии

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 8 Электростатический анализатор энергии Энергетический спектр обратно рассеянных протонов с энергией 240 кэВ пленкой хрома (1) и производная dN/dE высокоэнергетической границы спектра (2) Энергетический спектр обратно рассеянных протонов с энергией 240 кэВ пленкой золота (1) и производная dN/dE высокоэнергетической границы спектра (2)

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 9 Применение спектрометра РОР с ЭСА Исследование процессов сегрегации ионно-имплантированной примеси на границе раздела кремний – оксид кремния примеси на границе раздела кремний – оксид кремния Образец: Образец: Si, имплантация As с энергией 32 кэВ, доза ион/см 2, отжиг t = 1050° C в течение 10 с. Условия: Условия: анализирующий пучок – Н + ; энергия пучка ÷ 240 кэВ; угол регистрации протонов – 164°; вакуум в камере – Па. Спектр РОР с ЭСА Н + с энергией 214 кэВ Осевой ( ) и случайный ( ) спектр РОР ионов Не + с энергией 1 МэВ

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 10 ат./cм 2 Si, %As, %O, % 4,5 · ,3066,7 1,0 · ,52,50 2,0 · ,650,350 1,0 · ,850, Послойный состав структуры Применение спектрометра РОР с ЭСА Расчетный профиль распределения мышьяка по глубине

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 11 Е уск., кэВ Е изм., кэВ Е, кэВ Ширина энергетического распределения ионов ΔЕ факт. определяется: ΔЕ факт. = (ΔЕ 2 изм. - ΔЕ 2 кал. ) 1/2 Энергетический спектр рассеянных ионов атомарного водорода с энергией 222 кэВ никелевой мишенью (1) и производная от края спектра (2) Измеренные параметры ионного пучка Применение спектрометра РОР с ЭСА Измерение энергетических распределений ионов в пучке нейтронного генератора НГ-12 ГНУ «ОИЭЯИ-Сосны»

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 12 Применение спектрометра РОР с ЭСА Контроль качества поверхности Si с различной степенью шероховатости Энергетические спектры РОР поверхности кремния с различной степенью шероховатости

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 13 Экспериментальная установка Параметры установки: 1)Измеренная угловая расходимость зондирующего пучка ± град. при немонохроматичности менее 0,1 %; 2)скорость сканирования угловых распределений не превышает 2, град./с; 3)диапазон сканирования 0 ÷ 7,0 град.; 4) полное измеренное энергетическое разрешение системы регистрации 19 кэВ. УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С ТВЕРДЫМ ТЕЛОМ

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 14 Взаимодействие протонов с кремнием Угловые распределения энергетических потерь протонов в кристалле Si толщиной 1,3 (а) и 2 мкм (б). Угол между кристаллографической осью и пучком 0°.

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 15 Угловые распределения отраженных поверхностью кремния протонов с энергией 380 кэВ при углах падения 0,3º (1) и 0,5º (2) Взаимодействие протонов с кремнием Энергетические спектры отраженных поверхностью (111) кремния протонов с энергией 380 кэВ при угле влета относительно поверхности 0,5° и угле регистрации 1°

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 16 Угловые распределения протонов с энергией 240 кэВ при прохождении стеклянного капилляра длиной 60 мм и диаметром 0,5 мм Прохождение протонов через капилляры

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. А.Н. СЕВЧЕНКО БГУ, ЛАБОРАТОРИЯ ЭЛИОНИКИ 17 Выводы -создан спектрометр РОР с энергетическим разрешением 1 % за счет использования разработанного электростатического анализатора энергии для измерения профилей концентрации мелкозалегающей примеси; -разработана установка для исследования процессов взаимодействия заряженных частиц с твердым телом; -разработан высокоэнергетический имплантационный модуль для ионно- лучевой модификации приповерхностных слоев твердотельных материалов. На основе созданного исследовательско-имплантационного комплекса экспериментально изучены: –процессы сегрегации имплантированной примеси на границе раздела кремний-оксид кремния, происходящие в результате быстрого термического отжига; –процессы формирования скрытых высокоомных термостабильных слоев в кремнии, вертикальной изоляции в арсениде галлия, модификации оптических характеристик диэлектрических материалов; -процессы взаимодействия ускоренных ионов водорода с монокристаллами кремния в режимах движения на просвет и отражение при углах падения ионов на поверхность мишени близких к углу Линдхарда (до 2÷3 Ψ L ).