低能 Si$_5^-$和 Cs$^-$注入诱导 Si(100) 非晶化效应的研究

利用原子力显微镜 (AFM) 和沟道卢瑟福背散射谱 (CRBS) 研究了由 25 keV Si$_5^-$团簇离子诱导的 Si(100) 中的损伤生长和表面修饰随注量 $\phi$ 的变化。CRBS 结果表明损伤呈非线性增长，由此得出非晶化的阈值注量 $\phi_0$ 为 $2.5\times 10^{13}$ ions-cm$^{-2}$。对于 $\phi < \phi_0$，观察到损伤增长以及表面粗糙度增加。在 $\phi = 1\times 10^{14}$ ions-cm$^{-2}$ 时，发现损伤饱和 coupled with 显著降低的表面粗糙度。在这种情况下，AFM 数据的功率谱分析显示，与注量 $\phi < \phi_0$ 时获得的谱密度相比，谱密度显著下降。这一下降连同损伤饱和可与向应力弛豫非晶相的转变相关联。在相同能量和注量下用相似质量的 Cs$^-$离子进行辐照，发现导致近表面区域缺陷积累减少，从而表面特征减少。