離子注入是對(duì)半導(dǎo)體（如硅）進(jìn)行摻雜的方法。高能離子注入系統(tǒng)由離子源、磁分析器、高壓靜電加速器、聚焦掃描系統(tǒng)等組成。如圖1所示，離子源產(chǎn)生由雜質(zhì)源氣體（如BF₃、AsH₃等）電離的離子束，經(jīng)過(guò)磁分析器選擇出雜質(zhì)離子，被選離子束通過(guò)狹縫，經(jīng)加速器加速后，再通過(guò)兩維偏轉(zhuǎn)掃描器使離子束均勻的注入到材料表面，其中一部分離子（即散射離子）在材料表面被反射，不能進(jìn)入材料內(nèi)，其余部分進(jìn)入材料的離子（即注入離子）在材料中逐漸損失能量，最后停留在材料中而實(shí)現(xiàn)摻雜。
如圖2所示為磁分析器的原理簡(jiǎn)圖，分析器MON的頂角φ=90°，兩邊MO、NO與水平面的夾角相等，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一束由電荷量為q（q＞0）的不同離子組成的離子束由S處以速度v,垂直邊MO射入磁場(chǎng)，其中軌跡如圖中實(shí)線所示的離子a經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，恰能射到P點(diǎn)，其軌跡半徑為R，圓心為O點(diǎn)。求
（1）離子a的質(zhì)量m；
（2）能通過(guò)NO上狹縫的離子需要滿足一定的質(zhì)量要求，假設(shè)質(zhì)量為（1+k）m的離子b恰能通過(guò)狹縫，其軌跡如虛線所示，則離子a、b間的寬度D（D過(guò)P點(diǎn)且垂直于實(shí)線）；
（3）單位時(shí)間內(nèi)離子數(shù)為N的離子a在聚焦掃描系統(tǒng)中垂直射向半導(dǎo)體材料表面，離子射入時(shí)能量不同，散射和注入的離子數(shù)也不同。散射離子數(shù)n₁與入射離子的能量E_x之間滿足：n₁=（1-

E

x

2

E

0

）N，其中0＜E_x＜2E₀，若離子散射后，速度等大反向，則入射離子對(duì)半導(dǎo)體材料的作用力F與能量E_x的變化關(guān)系。