为了改善单晶硅材料表面的黏附性能,对单晶硅片进行碳离子注入,注入剂量为2×1016ions/cm2,注入能量分别为40 keV和80 keV.采用X射线衍射、X光电子能谱仪和三维轮廓仪研究了碳离子注入前后硅片的晶体结构、化学组分及其面粗糙度,通过接触角测定仪和扫描探针显微镜测量了碳离子注入前后硅片表面的接触角和黏附力的大小.结果表明:碳离子注入改变了硅片表面的晶体结构,在表面形成富含碳和碳化硅的改性层,较注入前粗糙度和接触角分别增加70%~90%和1.7~1.8倍;随着碳离子注入能量的增大,疏水性的碳和碳化硅增多,粗糙度和接触角分别增加9.5%和3.4%.在33%和70%这2种相对湿度条件下,碳离子注入后硅片表面的黏附力分别减少54%~57%和34%~37.3%;碳离子注入能量增加,黏附力分别减小6.7%和4.8%.相对湿度从33%增加到70%时,单晶硅、注入能量为40 keV和80 keV的硅片表面的黏附力分别增加1.24,2.22,2.28倍.

国家自然科学基金项目(50405042,50875252)；国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB607604)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-06-0479)；