利用激光加速离子脉冲进行硅的缺陷工程
材料科学
2022-03-28 v1 介观与纳米尺度物理
加速器物理
摘要
缺陷工程是经典电子器件发展和新兴量子器件的基础。在此，我们报道了利用激光加速器的离子脉冲对硅单晶进行缺陷工程，其离子通量水平高达 10^22 ions/cm^2/s。来自激光-箔靶等离子体膨胀的低能离子在近表面注入，随后扩散到被高能离子局部预热的硅样品中。我们观察到低能离子注量为 ~10^16 cm^-2，约比高能（MeV）离子的注量高四个数量级。在能量沉积最高的区域，硅晶体从单离子脉冲剥落。色心，主要是 W 和 G 心，直接响应离子脉冲而形成，无需后续退火步骤。我们发现，在高离子通量区域，G 心的线宽增加远多于 W 心的线宽，这与它们电子结构的密度泛函理论计算一致。激光离子加速产生高能和低能离子的对齐脉冲，拓展了缺陷工程和半导体掺杂的参数范围，具有可调的离子通量、损伤速率和局部加热平衡。
引用
@article{arxiv.2203.13781,
title = {Defect engineering of silicon with ion pulses from laser acceleration},
author = {Walid Redjem and Ariel J. Amsellem and Frances I. Allen and Gabriele Benndorf and Jianhui Bin and Stepan Bulanov and Eric Esarey and Leonard C. Feldman and Javier Ferrer Fernandez and Javier Garcia Lopez and Laura Geulig and Cameron R. Geddes and Hussein Hijazi and Qing Ji and Vsevolod Ivanov and Boubacar Kante and Anthony Gonsalves and Jan Meijer and Kei Nakamura and Arun Persaud and Ian Pong and Lieselotte Obst-Huebl and Peter A. Seidl and Jacopo Simoni and Carl Schroeder and Sven Steinke and Liang Z. Tan and Ralf Wunderlich and Brian Wynne and Thomas Schenkel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.13781},
year = {2022}
}