利用低能离子轰击在光刻胶表面诱导产生自组织纳米波纹结构,将其作为掩模,与反应离子束刻蚀技术相结合,在熔石英表面制备了亚波长纳米结构。与直接利用离子轰击产生的纳米结构相比,此方法制备的结构显著提高了自组织纳米结构的振幅和高宽比。这种具有表面亚波长纳米结构的熔石英样品在600~1300 nm波段范围内的透过率约为94%。初步结果显示离子轰击技术在功能性表面纳米结构制备方面极具潜力。

使用微波回旋共振离子源制备蓝宝石(A向)自组织纳米结构, 研究不同入射角度下Kr+离子束刻蚀蓝宝石表面形成的自组织纳米结构及其形成过程.采用等离子体与离子束刻蚀设备在不同入射角度下对蓝宝石样品表面进行刻蚀并通过Taylor Surf CCI2000非接触式表面测量仪和原子力显微镜分别对刻蚀后的蓝宝石样品的刻蚀速率及表面形貌进行分析.研究表明: 当离子束能量为400 eV,加速电压为200 V,离子束流密度为310 μA/cm2时, 小角度入射下, 蓝宝石样品表面出现纵向尺度较小的有序点状纳米结构; 随着入射角度的增加, 样品表面形成条纹状纳米结构, 30°时形成短程有序且纵横比为0.87的条纹状结构; 入射角度继续增加, 纵向高度减小直至纳米结构消失; 当角度达到60°附近, 蓝宝石表面又出现条纹状结构, 70°时形成了短程有序且纵横比为1.07的条纹状结构.自组织纳米结构的形成先以“岛状”形式出现, 随后岛上生长出条纹状纳米结构, 随着刻蚀时间的增加, 岛状条纹结构纵向尺度增大且有序性增强, 纳米结构的横向周期不变.

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。

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.