介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所针对磁约束聚变装置电子回旋共振加热（ECRH）系统、重离子加速器电子回旋共振（ECR）离子源以及前沿科技探索应用研制的28 GHz/50 kW连续波回旋管最新实验结果。研究团队在2019年该回旋管实现50 kW/30 s运行的基础上，通过结构优化和稳定性设计验证，最终实现了在10～50 kW功率范围多个功率水平的稳定长时间连续运行，典型运行结果为16 kW/3000 s、26 kW/900 s、46 kW/1800 s、50 kW/300 s，特别在输出功率32 kW连续稳定工作了400 min。这是国内首次研制出小时级连续工作的中等功率回旋管。

为了实现高功率微波发生器的小型化, 开展了S波段低磁场相对论返波振荡器工作特性的研究工作。由于S波段返波振荡器频率低, 对应的电子回旋共振磁场强度也很低, 因此低磁场条件下面临着电子束传输效率低和束波互作用效率低两大问题。为解决上述问题, 采取下列措施: 通过加大电子束与器件内壁的距离, 提高电子束传输效率; 采用较深的慢波结构作为提取腔, 实现高束波互作用阻抗; 提取腔前采用浅深度慢波结构, 使提取腔区域的电子速度与微波相速同步。粒子模拟证明, 以上措施有效, 在引导磁场强度仅为0.17 T、电子束电压435 kV、电流6.5 kA的条件下, 该返波管获得功率为670 MW、效率约为25%的输出微波。相对于常规S波段相对论返波振荡器的磁场系统(B=0.8 T), 适用于该返波管的0.17 T低强度磁场系统螺线管外半径下降了20%, 能耗下降了约93.8%。

短沟道效应对器件性能的影响不可忽略, 高k/金属栅极(High-k/Metal Gate, HKMG)器件可以很好地抑制短沟道效应。HKMG器件中金属栅极的制备工艺有前栅极制造工艺和后栅极制造工艺, 其中虚拟栅去除(Dummy Poly Removal, DPRM)过程是后栅极制造中一道至关重要的制程。由于P型MOS管和N型MOS管的金属栅极填充材料不同, 制造工艺中要先完成一种MOS管金属栅极的制作再进行另一种MOS管金属栅极的制作, DPRM后N型MOS管和P型MOS管交界处的结构形貌会直接影响金属栅极的填充, 进而影响器件性能。在电子回旋共振刻蚀等离子体源条件下, 探究DPRM工艺中过刻蚀过程的关键参数对NMOS管和PMOS管交界处结构形貌的影响, 进而总结出减弱N/P型MOS管交界处侧向凹陷程度的工艺条件。

本文主要分析了作为分子束外延碲镉汞的碲锌镉衬底的表面预处理工艺。湿化学处理工艺主要目的是去除衬底表面损伤层，0.5%溴甲醇溶液的腐蚀速率为7 nm/s，但腐蚀的同时会形成表面富Te 层和氧化层，氧化层的厚度随溴甲醇的浓度增加而增加；高温热处理工艺主要是消除湿化学腐蚀形成的富Te 层和氧化层，340℃的高温处理可去除表面氧化层；也可以直接通过回旋共振等离子体处理衬底表面，形成化学计量比正常的干净表面。

介绍一台2.45 GHz永磁强流电子回旋共振离子源，其外径160 mm，高90 mm，放电室直径70 mm，高50 mm。微波馈入采用介质耦合方式，微波窗由一块50 mm×10 mm柱形BN和两块30 mm×10 mm的柱形陶瓷构成。离子源工作在脉冲模式下，采用三电极引出系统，最高引出电压达到100 kV，在微波输入功率300 W、进气量0.4 mL/min时，可引出峰值超过30 mA的氮离子束，在距离离子源引出孔1200 mm位置处的束流均匀区直径大于200 mm。

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量, 分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀, 并研究了刻蚀机理。结果表明：电子温度为5～10 eV,离子温度为1 eV左右, 而等离子体数密度在1010 cm-3数量级。随气压的升高, 电子和离子温度降低, 而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀, 优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中, 离子的回旋运动特性得到了加强, 有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀, 有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。

掌握微波辐照下的电子态性质是理解高迁移率二维电子气在低磁场区的纵向电阻振荡和零电阻态等新奇物理现象的关键.基于反射率测量的微波回旋共振技术(RODCR), 研究了高迁移率、低浓度GaAs/Al0.35Ga0.65As二维电子气在Ka波段微波辐照下的电子态性质.通过在不同条件下的RODCR测量, 具体讨论了微波交变电场方向、入射激光波长和温度等因素对RODCR测量结果的影响规律.研究结果表明, RODCR测量技术为研究二维电子系统的电子态性质提供了简便而有力的手段.

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)技术,以CH4和H2为源气体,硅片为衬底制备了碳膜。利用拉曼光谱仪和扫描电子显微镜成功研究了基板偏压、沉积时间、CH4浓度等工艺参数的改变对碳膜絮状结构的影响。通过分析碳膜结构和形貌,得出纳米絮状碳膜的最佳工艺参数。通过电流密度-电场(J-E)曲线 和Fowler-Nordheim(F-N)曲线,研究了CH4浓度对纳米絮状碳膜的场发射特性的影响。随着CH4浓度的增加,碳膜的阈值电场逐渐降低,发射电流密度逐渐增加。

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的α:CH薄膜微器件,研究了有铝和无铝掩膜、气体流量比、工作气压对刻蚀速率的影响,并对纯氧等离子体刻蚀稳定性进行了研究.研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;α:CH薄膜上有铝和无铝掩膜时,刻蚀速率相同;流量一定时,刻蚀速率随氩气和氧气体积比的增大而降低,当用纯氩气时,几乎没刻蚀作用;刻蚀速率随工作气压的增大而降低.实验中,得到最佳刻蚀条件是:纯氧气,流量4 mL·s-1,工作气压9.9×10-2 Pa,微波源电流80 mA,偏压-90 V.