絶縁物への負イオン注入における無帯電表面電位発現機構の解明

阐明负离子注入绝缘体过程中不带电表面电位发展的机制

• 批准号: 08650031
• 负责人: 辻 博司
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650031/
• 关键词: 負イオン注入; 絶縁物; 表面電位; 二次電子放出比; 二次電子エネルギー分布; 電気二重層; 無帯電; 表面障壁

1.種々の無機及び有機物質絶縁物(溶融石英、無アルカリガラス、熱酸化シリコン膜、フォトレジスト、ポリスチレン、ポリエチレン)に10〜100nA程度の炭素負イオンを2keVから30keVのエネルギー範囲で注入し、このとき放出される二次電子エネルギー分布のピーク移動量から絶縁物表面の電位を測定した。その結果、表面電位は何れも負電位で注入エネルギーにより電位は少し低下した。無機物質は-2V〜-8V程度で、有機物質のポリエチレンやポリエチレンは-5〜-13eV程度であった。このように、負イオン注入では、注入エネルギーが数十keVと極めて高いにも関わらず、帯電による表面電位は負の数V程度と無帯電に近いことが確認された。2.二酸化シリコンの薄膜を用いて、膜厚方向にリ-ク電流を流して帯電を補償して、帯電の無い状態での炭素負イオン注入における二次電子放出比を測定した。その結果、注入エネルギーが500eV程度以上では、電子放出比は1以上で、注入エネルギーの平方根(イオン速度)に比例して増加した。3.負イオン注入中の絶縁物の表面電位は僅かに負電位であり、この状態で二次電子放出比は1となって平衡しいることから、そして、帯電が無い状態での二次電子放出比が1以上であることから、負イオン注入中には絶縁物表面に表面側が負電荷層、内部側に正電荷層という電気二重層が形成されているとして、電気二重層モデルを提案した。このモデルにより、表面側の負電荷層により、絶縁物の仕事関数が増加し、これが二次電子放出の際の表面障壁を増加するので二次電子放出比が抑制されることが判った。また、表面側が負電荷層であるが、内部側の正電荷層により、表面の電位が僅かな負電位となることが判明した。

1. The carbon negative temperature of 10 ~ 100nA in the range of 2 keV to 30keV was measured by the injection and emission of secondary electrons from inorganic and organic insulating substances (fused quartz, amorphous silica, thermally acidified silica film, silica gel, silica gel, silica gel). As a result, the surface potential is negative and the injection potential is low. Inorganic substances have a level of-2V to-8V, and organic substances have a level of-5 to-13eV. The surface potential is negative and the voltage is negative. 2. Measurement of secondary electron emission ratio in the film thickness direction, current flow direction, and charge compensation direction. As a result, the injection rate is 500eV or more, the electron emission ratio is 1 or more, and the ratio of the square root of the injection rate increases. 3. The surface potential of the insulator in the negative injection is only negative potential, the secondary electron emission ratio is 1 or more in the negative injection state, the secondary electron emission ratio is 1 or more in the negative injection state, and the secondary electron emission ratio is 1 or more in the negative injection state. The number of negative charge layers on the surface and the number of negative charge layers on the surface increase, and the ratio of secondary electron emission is suppressed. The negative charge layer on the surface side, the positive charge layer on the inner side, and the negative potential on the surface are identified.

项目成果

Hiroshi Tsuji: "Slightly Negative Surface Potential and Charging Model of Insulator in the Negative-Ion Implantation" (to be published in Nuclear Instruments and Methods). 4 (1997)

Hiroshi Tsuji：“负离子注入中绝缘体的微负表面电位和充电模型”（即将发表在《核仪器和方法》上）。

石川 順三: "負イオンの産業への応用" プラズマ・核融合学会誌. 第72巻. 1144-1149 (1996)

Junzo Ishikawa：“负离子的工业应用”日本等离子体与核聚变学会杂志，第 72 卷，1144-1149（1996 年）。

Hiroshi Tsuji: "Fundamental Study on Powder-Scattering in Positive - and Negative-Ion Implantaiton into Powder Materials" Applied Surface Science. Vol.100/101. 342-346 (1996)

Hiroshi Tsuji：“正离子和负离子注入粉末材料中粉末散射的基础研究”应用表面科学。

Junzo Ishikawa: "Negtive-Ion Scources for Modification of Materials(invited)" Review of Scientific Instruments. Vol.67. 1410-1415 (1996)

Junzo Ishikawa：“用于材料改性的负离子源（特邀）”科学仪器评论。

Junzo Ishikawa: "Study on Emission Yields of Negtive-and Positive-Ion Induced Secodnday Electron from Thin SiO_2 Film" (to be published in Nuclear Instruments and Methods). 4 (1997)

Junzo Ishikawa：“Study on Emission Yields of Negative-and Positive-Ion Induced Secondday Electron from Thin SiO_2 Film”（即将发表在 Nuclear Instruments andMethods 上）。