專利名稱：能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用在離子注入機設備中的離子源裝置，特別是指一種能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源。
背景技術：
離子注入技術是集成電路、半導體器件、材料改性等研究和生產(chǎn)中不可缺少的一種成熟工藝技術，離子源又是離子注入機中引出可用離子的重要部份，其中冷陰極潘寧源在離子注入機上使用的離子源中具有結(jié)構(gòu)簡單、占用一種電源、調(diào)節(jié)束流方便、工作可靠等優(yōu)點，因此被廣泛地應用在離子注入等領域，但這種離子源僅適用于氣態(tài)物質(zhì)，不能引出固態(tài)金屬離子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，這種改進的離子源可以引出低熔點的固態(tài)金屬離子。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是提供一種能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其中包括一水套，為一空圓桶狀，其側(cè)面有一進水口，一出水口；一永久磁鐵圓柱體，該永久磁鐵圓柱體置于圓桶形水套內(nèi)并與圓桶形水套同軸，永久磁鐵圓柱體與水套內(nèi)壁形成空間，進、出水口與空間相通，空間充滿水，用于冷卻；一軟鐵圓柱體，置于水套內(nèi)的永久磁鐵圓柱體的前端，并與永久磁鐵圓柱體具有同樣的直徑，該軟鐵圓柱體也與圓桶形水套同軸；一陽極，形狀如短圓管，置于水套的外端，與圓桶形水套同軸；一陰極，是一帶有圓孔的圓片，置于陽極的外端，與圓桶形水套同軸；
一引出電極，形如圓形漏斗，該引出電極與陰極同軸，置于陰極的外端，并與陰極有一預定距離；其一對陰極，為圓杯狀腔體，其杯口固置于水套的外端，與圓桶形水套同軸；陽極與圓杯狀對陰極腔體有一預定距離，陰極隔陽極，置于圓杯狀對陰極腔體的對面，與圓杯狀對陰極有一預定距離。
所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其所述圓杯狀對陰極腔體，底端中心開有一小孔，小孔直徑為0.9～1.1mm。
所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其所述小孔，朝向潘寧離子源的電離放電室。
所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其所述圓杯狀對陰極腔體，制造材料是鉬或石墨或其它導電材料。
所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其所述圓杯狀對陰極腔體的制作方法，包括如下步驟1)取一圓柱形導體；2)從一端將圓柱體內(nèi)部挖空，使一面敞開，而另一面封閉，形成一個一頭開口的圓杯狀罩；3)在圓杯狀罩的封閉端面的中心處鉆一小孔，即成。
所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其所述圓杯狀腔體內(nèi)，盛裝低熔點金屬鋰、銦、硒、鋅、銻或鎂中的一種。
本發(fā)明改進后的冷陰極潘寧源的主要特點是，引出氣態(tài)物質(zhì)的同時還能引出固態(tài)低熔點的金屬離子。


圖1.本發(fā)明改進的潘寧離子源結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.圖1中能裝低熔點金屬的對陰極圓杯狀腔體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，為改進的潘寧離子源結(jié)構(gòu)示意圖，其包括一水套11，該水套11為一空圓桶狀，其側(cè)面有一進水口131，一出水口132，進、出水口131、132與空間相通，空間充滿水，用于冷卻；一永久磁鐵圓柱體12，該永久磁鐵圓柱體12置于圓桶形水套11內(nèi)并與圓桶形水套同軸；一軟鐵圓柱體13，該軟鐵圓柱體13也是一個永久磁鐵，其置于水套11內(nèi)的永久磁鐵12的前端(或右端)，而且與永久磁鐵圓柱體12緊鄰，并與永久磁鐵圓柱體12具有同樣的直徑，該軟鐵圓柱體13也與圓桶形水套11同軸；一對陰極14，該對陰極為圓杯狀腔體，該對陰極14置于水套11的外端，對陰極14與水套11焊接；一陽極21，該陽極21的形狀如短圓管，該陽極21置于水套11的外端，與圓杯狀對陰極腔體14有一預定距離，該陽極21與圓桶形水套同軸；一陰極31，該陰極31是一帶有圓孔32的圓片，置于圓杯狀對陰極腔體14的對面，與圓杯狀對陰極腔體14有一預定距離，該陰極31與圓桶形水套11同軸；一引出電極33，該引出電極33形如圓形漏斗，該引出電極33與陰極31同軸，該引出電極33置于陰極31的另一端，并與陰極31有一預定距離。
請參閱圖2所示，為圖1中能裝低熔點金屬的對陰極圓杯狀腔體14結(jié)構(gòu)剖面示意圖。關鍵是加工制作一種帶有小孔的對陰極圓杯狀腔體14，小孔的直徑為1毫米左右，以便能盛裝低熔點金屬，所述加工包括如下步驟1)取一導電的圓柱體；2)使圓柱體挖空形成空腔143，并且一面敞開，而另一面不敞開，形成一個一頭開口的圓杯狀罩142；3)在圓杯狀罩142的封口端面(開口端的對面)的中心處鉆一小孔141。
其中所述的圓杯狀罩142為用鉬或石墨等其它導電材料制造，低熔點金屬材料放到圓杯狀罩142的空腔143內(nèi)。
本發(fā)明使離子源的對陰極14內(nèi)部挖空，在對陰極14的封閉面打一個小孔141，使得對陰極14成為一個帶有孔洞141的腔殼，腔殼內(nèi)包的低熔點金屬物質(zhì)于是就通過揮發(fā)進入放電室并被電離成離子，這種改進的離子源能引出低熔點的金屬離子。
實施例對鋰等幾種固態(tài)金屬做引束實驗。使用氦氣作為輔助性氣體，在高能離子注入機上引得束流，進而使束流直接引到靶室的靶片上，得到的離子束流如下所示

利用冷陰極改進型潘寧源引出了低熔點固態(tài)金屬離子，已經(jīng)利用此源引出了這六種低熔點金屬離子，并做了離子注入實驗，取得良好的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其中包括一水套，為一空圓桶狀，其側(cè)面有一進水口，一出水口；一永久磁鐵圓柱體，該永久磁鐵圓柱體置于圓桶形水套內(nèi)并與圓桶形水套同軸，永久磁鐵圓柱體與水套內(nèi)壁形成空間，進、出水口與空間相通，空間充滿水，用于冷卻；一軟鐵圓柱體，置于水套內(nèi)的永久磁鐵圓柱體的前端，并與永久磁鐵圓柱體具有同樣的直徑，該軟鐵圓柱體也與圓桶形水套同軸；一陽極，形狀如短圓管，置于水套的外端，與圓桶形水套同軸；一陰極，是一帶有圓孔的圓片，置于陽極的外端，與圓桶形水套同軸；一引出電極，形如圓形漏斗，該引出電極與陰極同軸，置于陰極的外端，并與陰極有一預定距離；其特征在于，一對陰極，為圓杯狀腔體，其杯口固置于水套的外端，與圓桶形水套同軸；陽極與圓杯狀對陰極腔體有一預定距離，陰極隔陽極，置于圓杯狀對陰極腔體的對面，與圓杯狀對陰極有一預定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于，所述圓杯狀對陰極腔體，底端中心開有一小孔，小孔直徑為0.9～1.1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于，所述小孔，朝向潘寧離子源的電離放電室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于，所述圓杯狀對陰極腔體，制造材料是鉬或石墨或其它導電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于，所述圓杯狀對陰極腔體的制作方法，包括如下步驟1)取一圓柱形導體；2)從一端將圓柱體內(nèi)部挖空，使一面敞開，而另一面封閉，形成一個一頭開口的圓杯狀罩；3)在圓杯狀罩的封閉端面的中心處鉆一小孔，即成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的能引出低熔點金屬離子的冷陰極潘寧離子源，其特征在于，所述圓杯狀腔體內(nèi)，盛裝低熔點金屬鋰、銦、硒、鋅、銻或鎂中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用在離子注入機設備中的離子源裝置，特別是一種能引出低熔點金屬離子的離子源，該方法針對潘寧離子源的對陰極做了改進，改進的辦法是使對陰極內(nèi)部挖空，在對陰極面打一個小孔，這樣對陰極就成為一個帶有孔洞的圓杯狀腔殼，腔殼內(nèi)包的低熔點金屬物質(zhì)于是就通過揮發(fā)進入放電室并被電離成離子，從而使離子源引出低熔點金屬離子。這種改進源的最大特點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
文檔編號H01J37/08GK1787162SQ200410009989
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者徐嘉東, 李建明, 楊占坤 申請人:中國科學院半導體研究所