在不同氪(Kr)离子束参数下,研究了微波回旋共振离子源对旋转蓝宝石样片表面的刻蚀效果。采用四因素三水平正交实验,分析了Kr ⁺离子束的入射角度、离子束能量、束流密度、作用时间对辐照后蓝宝石表面结构的影响规律,研究了离子束参数与蓝宝石表面粗糙度、刻蚀速率的关系。实验结果表明:当离子束入射角度为60°、能量为600 eV、束流密度为239 μA·cm ^-2、作用时间为90 min时,样品表面的粗糙度最大,且形成的表面形貌具有明显的点状结构;在同样的离子束入射角度、能量和束流密度下,作用时间为30 min时,刻蚀速率最大,表面形貌点状结构密集。利用最优参数组合可得到良好的点状纳米结构、最优的粗糙度和刻蚀速率。

针对蓝宝石有序纳米结构的制备，使用微波回旋共振离子源，研究了低能Ar+离子束在不同参数下刻蚀蓝宝石(C 向)表面形成的自组织纳米结构及其光学性能。结果表明，当离子束入射能量为1200 eV、束流密度为265 μA/cm2 时，随着入射角度的增大(5°~40°)，样品表面出现点状自组织纳米结构，该结构的有序性较差；当增加角度到45°时，样品表面出现了有序的条纹结构，在45°~70°时，增大离子束入射角度，样品表面沿离子束入射方向出现柱状结构，而在垂直于离子束入射方向，样品表面呈现出有序的条纹结构；随着离子束入射角度的增加，样品表面的纳米条纹结构的特征波长先减小(45°~60°)后逐渐增大(60°~70°)，在60°附近，特征波长达到极小值，约为21.1 nm。在70°~75°时，样品表面呈现纵横比较大的纳米点状结构。增加离子束的作用时间，样品表面的纳米结构纵向尺寸增大，有序性增加，但纳米结构横向周期基本不变。有序纳米结构的出现使得样品的透射率得到提升。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。

利用离子束溅射诱导实验方法，在单晶Si（100）基底上辅助沉积银膜，研究了低能Ar+离子束30°入射时，不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响.结果表明：在较低基底温度下（32 ~100℃）辅助沉积银膜，膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构.当温度升高时（32~200℃），纳米微结构横向尺寸λc迅速增加，而粗糙度先减小(32~100℃)后迅速增大(100~200℃)； 当离子束能量1 400 eV、束流密度15~45 μA/cm2时，在相同温度下，随着离子束束流密度的增大，纳米晶粒横向尺寸基本不变，粗糙度略有增加；当离子束流密度为15 μA/cm2、能量1 000~1 800 eV时，在相同温度下，随着离子束能量的增加，银纳米结构尺寸增加，而表面粗糙度先增加，然后缓慢减小.自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.

使用微波回旋共振离子源, 研究Ar+离子束在不同角度、不同入射能量下对蓝宝石表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明: 所用能量800 eV, 1 000 eV及1 200 eV时透过率都有很大的提升, 由原来的50％提高到70％~80％, 在能量为1 000 eV时增幅最大, 能量为1 200 eV时增幅最小; 在相同能量、不同角度下刻蚀后蓝宝石粗糙度呈先增大后减小的趋势, 而在相同角度、不同能量下粗糙度方面无明显规律。刻蚀后表面形貌测试表明: 角度不变, 能量为1 000 eV时出现点状纳米结构, 能量为1 200 eV时出现柱状纳米结构; 能量不变, 角度为10°、50°及80°时出现了规律较明显的点状或条状纳米结构, 角度为30°时表面较为光滑。

使用微波回旋共振离子源，研究了低能Ar+束在不同入射角度下对旋转单晶硅（100）表面的刻蚀效果及其光学性能。结果表明：样品旋转、离子束能量为1000 eV、束流密度为265 μA/cm2、刻蚀时间为60 min时，在不同入射角度下，刻蚀后的样品表面可形成均匀的自组装点状结构。入射角度为0°～25°时，随着角度增加，样品表面粗糙度增大，点状结构有序性更强，光学透射率提高；继续增加入射角度，样品表面粗糙度及点状结构尺寸开始减小，光学透射率降低；增加入射角度到45°时，自组装点状结构消失，粗糙度和平均光学透射率达到最小值分别为0.83 nm和55.05%；进一步增加入射角度，样品表面再次出现自组织装点状结构，表面粗糙度急剧增大，入射角度在65°时，平均光学透射率达到极大值64.59%；此后，随着离子束入射角度的增加，表面粗糙度缓慢减小，光学透射率降低。自组织结构变化是溅射粗糙化和表面弛豫机制相互作用的结果。