[发明专利]形成层的方法

说明书

一种形成层的方法，该方法包括：提供具有适于在其上沉积的至少一个表面的衬底；以及将粒子束引向衬底的表面，该粒子束包括中等带电的离子(MCI)，几乎所有的MCI独立地具有从±2至±6的带电和不大于约200eV的动能，其中MCI穿透到衬底表面之中不超过约以在衬底上形成层。

背景技术

在亚单层至几纳米深度的尺度上的表面、界面或亚表面(sub-surface)层的材料设计在许多多样的领域内变得越来越技术上重要。这些领域可包括例如数据存储、微电子、催化和生物医药应用，这里仅提到了其中的一些。执行这类材料设计的新过程因此也一直是必要的。

发明内容

在表面纳米设计技术中的过程相互作用可被限制于表面层原子或离表面几个键长内的深度。本文公开了延伸和改善表面纳米设计技术的方法，所述表面纳米设计技术包括例如表面注入(SI)、表面亚植入(SSP)、蚀刻、掺杂和界面设计。本文公开的方法利用缓慢的、低至中等的多带电的单原子或分子或簇团、离子。应用可包括例如表面改性、材料合成以及在从表面延伸若干纳米的深度规模上的组合改性、蚀刻和界面设计。在这里讨论了碳或氢化碳薄膜，但公开的方法广泛地适用于其它材料，包括例如单层石墨以及其它元素或这些元素的组合。在一些实施例中，可形成高达大约250原子质量单位的元素层以及它们的组合。此外，可形成多种类型的材料，例如包括亚稳表面组成或表面层。本文包含的对碳薄膜的引用只是示例性的，并因此旨在说明本公开的范围但不构成限制。

本文公开了形成层的方法，该方法包括：提供具有至少一个表面的衬底，该至少一个表面上适于进行沉积；以及将粒子束引向衬底的表面，该粒子束包括中等带电的离子(MCI)，几乎所有的MCI独立地具有从±2至±6的带电和不大于约200eV的动能，其中MCI不穿透到衬底表面内超过约以在衬底上形成层。

本文另外公开了形成层的方法，该方法包括：提供具有至少一个表面的衬底，该至少一个表面上适于进行沉积；以及将粒子束引向衬底的表面，该粒子束包括中等带电的离子(MCI)，几乎所有的MCI独立地具有从±2至±10的带电和不大于约2000eV的动能，其中MCI不穿透到衬底表面内超过约以在衬底上形成层。

一种形成层的方法，该方法包括：提供具有至少一个表面的衬底，该至少一个表面上适于进行沉积；以及将粒子束引向衬底的表面，该粒子束包括中等带电的离子(MCI)，其中几乎所有的MCI独立地具有从±2至±10的带电和在大约5eV和2000eV之间的动能，并且其中粒子束是使用加速-减速射束转移技术被引至表面处，其中MCI不穿透到衬底表面内超过约以在衬底上形成层。

本公开的上面概述不旨在描述本公开的每个公开的实施例或每个实施方式。下面的描述更具体地例示出说明性实施例。在贯穿本申请的若干位置，通过示例列表提供指引，所述示例列表可用于多种组合。在每种情形下，所引述的列表仅充当代表性组并且不应当被解释成穷尽性列表。

附图描述

图1示出因变于深度()的亚植入碳原子和受损原子两者的浓度。

图2示出表面注入如何能够通过插入和置换效应调制表面密度。

图3示出含碳离子因变于带电的离子尺寸减小因数。

图4示出单带电的碳离子因变于动能的莫里哀(Moliere)直径。

这些附图不一定按比例示出。附图中使用的相同附图标记表示相同部件。然而，将理解在给定附图中使用数字来指代部件不旨在限制用另一附图中同一数字标记的部件。

具体实施方式

在以下描述中，参照形成本说明书一部分的附图集，其中通过图示示出了若干特定实施例。应当理解的是，可构想和作出其他实施例而不背离本公开内容的范围或精神。因此，以下详细描述不应按照限制的意义来理解。