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  • 1. (2021高二下·顺义期末) 目前,我国正在集中力量开发芯片技术。在芯片制造过程中,离子住入是其中一道重要程序。如图所示是离子注入工作局部原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器。选择出特定比荷的离子,经偏转系统后注入到处于水平面内的晶圆(硅片)速度选择器、磁分析器和偏转系统中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中的匀强电场场强大小均为E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆环,其两端中心位置M和N处各有一个小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体,其底面与晶圆所在水平面平行,间距也为L。当偏转系统不加电场及磁场时,离子恰好由上表面中心竖直进入系统,并竖直注入到晶圆上的O点(即图中坐标原点,x轴垂直纸面向外)。整个系统置于真空中,不计离子重力,打在晶圆上的离子,经过电场和磁场偏转的角度都很小,粒子能从底面穿出偏转系统,并打在晶圆上。当很小时,有sina≈tana≈a,cosa≈1-a。求:

    1. (1) 离子通过速度选择器后的速度大小;
    2. (2) 判断离子的电性并求出磁分析器选择出来离子的比荷;
    3. (3) 偏转系统可以通过调节电场和磁场的大小和方向来控制离子注入晶圆的位置;

      a.规定偏转系统中的匀强电场和磁场均与x轴或y轴平行(方向可以与坐标轴同向或反向)若让注入的离子打在如图所示第I象限内,请分析电场和磁场的方向有几种组合情况;

      b.若偏转系统中匀强磁场和匀强电场的强度大小也为B和E,如图所示方向均与x轴正方向平行轴正向平行,假设注入离子电量为+q、质量为m,且速度大小为 、求离子注入晶圆的位置,用坐标(x,y)形式表示。

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