在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿直线A0A1进入速度选择器，然后垂直于A1A4C4C1平面进入偏转系统后注入处在水平面内的晶圆（硅片）。速度选择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。偏转系统中电场、磁场分布在一个边长为l正方体区域内，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时，离子恰好竖直注入到晶圆上。整个系统置于真空中，偏转系统底面中心O位于晶圆中心O1正上方，离子的电荷量为q,不计离子重力。求：
（1）离子通过速度选择器的速度大小v和离子质量；
（2）偏转系统磁感应强度调整为1.5B时，不加电场带电离子在偏转系统中的运动时间；
（3）偏转系统磁感应强度调整为1.5B后，同时给偏转系统加上电场，离子从偏转系统底面飞出，注入到晶圆所在水平面的位置的坐标。
【答案】（1）离子通过速度选择器的速度大小为，离子质量为；
（2）偏转系统磁感应强度调整为1.5B时，不加电场带电离子在偏转系统中的运动时间为；
（3）偏转系统磁感应强度调整为1.5B后，同时给偏转系统加上电场，离子从偏转系统底面飞出，注入到晶圆所在水平面的位置的坐标为。
E
B
q
B
2
l
E
（2）偏转系统磁感应强度调整为1.5B时，不加电场带电离子在偏转系统中的运动时间为
4
π
B
l
9
E
（3）偏转系统磁感应强度调整为1.5B后，同时给偏转系统加上电场，离子从偏转系统底面飞出，注入到晶圆所在水平面的位置的坐标为
（
-
l
2
，-
l
2
+
8
π
2
l
81
+
8
3
27
πl
）
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：44引用：2难度：0.4
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1．如图1所示，在xOy坐标系中，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l,紧靠极板的右边缘的有界匀强磁场区域由ΔAB0和矩形0BCD构成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁场方向垂直于xOy平面向里，D、A位于y轴上。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右接连发射质量为m,电荷量为+q、速度相同的带电粒子，现在0～3t0时间内两板间加上如图2所示的电压，已知t=0时刻进入两板间的粒子，在t0时刻射入磁场时，恰好不会从磁场边界射出磁场区域且圆心在x轴上，上述l、m、q、t0为已知量，U0=
，不考虑P、Q两板电压的变化对磁场的影响，也不考虑粒子的重力及粒子间的相互影响，求：ml2qt02
（1）t=0时刻进入两板间的带电粒子射入磁场时的速度；
（2）匀强磁场的磁感应强度的大小及磁场区域的面积；
（3）t=t0时刻进入两板间的带电粒子在匀强磁场中运动的时间。
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