离子注入是一种利用加速器将不同元素的离子加速，并在磁场约束形成束流后对目标基质材料实现离子掺杂的一种重要技术手段，其已成为硅基电子器件最常用的制备方法之一，具有适宜工业化生产、稳定性高、操控性好、精度高等一系列优点。而除掺杂效果外，在注入离子被加速进入目标材料的过程中，会使得注入材料形成一系列的结构缺陷。特别是当注入离子为电子、质子或He离子时，由于其化学性质相对稳定，其造成的掺杂效应较弱，因此主要在注入目标材料中形成点缺陷从而影响材料的物理性质。而通过控制注入束流的电压与剂量，则能够精确控制所生成点缺陷的深度位置与密度。因此如何利用轻离子注入形成的缺陷从事科研甚至产业化相关应用，显得尤为重要。

近日，松山湖材料实验室第三代半导体团队与德国亥姆霍次联合会罗森多夫研究中心合作发表了题为“Modulating properties by light ion irradiation: From novel functional materials to semiconductor power devices”的综述文章，文章回顾了电子束、质子束与He离子束辐照通过在多种材料中形成了深能级点缺陷，从而实现了对费米能级的调控，进而在一系列对载流子性质敏感的材料体系中实现性能调控，例如铁磁半导体中的磁学性质、拓扑材料中的电输运性质等；而在半导体材料中深能级点缺陷的形成则能够实现对载流子寿命的调控，并有效改善Si基与SiC基功率器件的动态性能，即加快器件的反向关断速度。因此该方法无论在科研领域调控新型功能材料还是在工业领域调控功率器件性能方面均体现出极大的应用潜力，因此对促进轻离子注入的应用起到了积极的作用。

图1. 作为离子能量函数的电子和核停止过程的截面示意图。

Modulating properties by light ion irradiation: From novel functional materials to semiconductor power devices

Ye Yuan, Shengqiang Zhou, Xinqiang Wang

J. Semicond. 2022, 43(6): 063101 doi: 10.1088/1674-4926/43/6/063101

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/6/063101

来源：半导体学报2022年第6期-中文导读