华兆科技丨LZD系列离子注入系统解决方案

基本配置

• 真空室：直径600 * 长度800mm，卧式安装，单层304不锈钢。顶部设计气体离子源和金属离子源接管，侧面设计分子泵接管，两端大开门，方便样品取放。

• 抽气系统：FF250分子泵2000L/s + TRP90直连泵25L/s+高真空插板阀+挡板阀+管道。

• 离子源：高能金属离子源一套，高能气体离子源一套。

• 真空测量：数显复合真空计。

• 送气系统：一个截止阀+一个质量流量控制器和相关管道。

• 样品台：水冷加热两用样品台一个，需手动更换样品台台面。可平移定位到气体离子源和金属离子源正下方。

• 电源及控制系统：配备高能金属离子源和气体离子源电源，设备一体化机柜设计，PLC+PC控制系统。

核心技术参数

• 铅屏蔽箱体整体结构：外围几何尺寸：W3185mm×H2042mm×D1800mm，不包含风冷式水冷机组和空压机，噪音≤56dB。

• 真空室：Φ600mm×800mm，卧式安装，单层304不锈钢，左上设置高能气体离子源、右上测设置高能金属离子源，真空室底部设置分子泵管道法兰接口、接真空抽气系统管道，前后两端平板门可全开、前后两端平板门中心设置观察窗；极限真空压强＜2×10^-4Pa，系统漏率＜1×10^-9Pam³/S，压升率＜0.5Pa/h。

• 高能气体离子源：10KeV～70KeV，束斑直径Φ100mm，在Φ100mm束斑直径范围内离子流可达5mA，离子束流不均匀性小于±15%；具有注入剂量检测和控制。

• 高能金属离子源：加速电压10KeV～50KeV，束斑直径Φ100mm，在Φ100mm束斑直径范围内离子流可达5mA，离子束流不均匀性＜±15%。具有阴极自动推进功能；具有注入剂量检测和控制；可精确控制注入时间(秒量级)。

• 移动式样品平台架：直径Φ100mm，具有加热和冷却功能。可更换加热和冷却样品台台面。可前后平移定位于离子源正下方。在冷却工作方式下，样品台可通入冷却水(水温5℃～25℃，由冷水机控温)。在加热工作方式下，样品台用卤素灯加热，最高加热温度500℃，用温度控制仪调节温度，用热偶检测加热样品台背面温度。

• 控制系统：PLC+触摸屏

• 离子能量：≤100KeV

• 离子剂量：≥1×1017/cm² h

• 离子类型：N、C、H、Ti、Ag……

痛点：传统进口低能离子注入机多存在离子源单一问题，或仅适配气体离子注入，或局限于特定金属元素，难以满足科研领域多材料、多元素掺杂的实验需求，以及特色工艺量产中复杂掺杂场景。

技术解决方案：LZD系列离子注入机采用双离子源集成设计，创新性整合气体离子源与固体金属离子源，通过模块化切换实现非金属与金属元素的全覆盖注入，既支持He、N、O等常规气体离子掺杂，也可完成Cu、Ti、Au等金属离子及Li、Si等特殊元素的注入作业。这种设计打破了单一离子源的场景限制，可广泛适配聚合物、金属、无机材料等不同基材的表面改性，同时满足半导体、新材料、天体化学等多领域的实验与生产需求，大幅提升设备的场景适配能力与综合利用率。

二、能量调节精度低，工艺适配性差

痛点：离子注入能量直接决定离子掺杂深度与浓度分布，对器件性能起决定性作用。传统中低端注入机能量调节范围窄、精度不足，无法实现连续微调，难以适配超浅结制备、材料表面薄层改性等精细化工艺，且缺乏高温注入功能，限制了高温环境下的材料改性研究。

技术解决方案：LZD系列离子注入机针对性优化能量控制系统，实现1-70keV能量区间连续可调，搭配高精度束流检测与实时反馈算法，确保能量输出稳定性控制在±0.3%以内，可精准匹配不同深度的掺杂需求。同时，设备配备原位加热样品台，支持样品升温过程中的离子注入，能够模拟高温工况下的材料改性过程，为第三代半导体、高温器件等领域的工艺研发提供关键支撑，显著提升工艺适配的灵活性与精准度。

三、真空系统稳定性不足，注入纯度难以保障

痛点：离子注入需在超高真空环境下进行，真空度不足或系统稳定性差会导致杂质混入，影响注入纯度与材料性能，进而降低器件良率。传统国产注入机真空系统多依赖进口部件，密封性能与放气率控制不佳，难以维持长期稳定的高真空环境，且维护成本较高。

技术解决方案：LZD系列离子注入机采用自主研发的高真空腔体设计，搭配低放气率密封材料与高效真空泵组，将极限真空压强控制在10⁻⁴Pa，有效减少杂质干扰。同时，设备核心零部件如磁分析器实现国产化替代，通过优化腔体结构设计与真空控制逻辑，提升系统运行稳定性，延长连续工作时间，既保障了注入纯度，又降低了因进口部件故障导致的维护成本与停机风险。

四、设备集成度低，科研与产业衔接不畅

痛点：科研机构与生产企业对离子注入机的需求存在差异，科研端侧重多参数可调、功能拓展性，产业端强调效率与稳定性，传统设备难以同时兼顾两者需求，导致科研成果向产业化转化过程中出现工艺适配难题。

技术解决方案：LZD系列离子注入机采用“科研+产业"双适配设计，在保留高参数调节精度与功能拓展性的同时，具备模块化集成能力，可根据需求与真空互联系统联合使用，实现注入、表征一体化作业，方便科研端开展多维度实验；同时设备结构紧凑、操作便捷，通过数字化控制系统简化操作流程，适配中试生产与小规模量产场景，搭建起科研成果与产业应用之间的桥梁，加速技术转化效率。

应用场景

一、材料科学与表面工程

对硅、碳化硅等半导体材料进行精确离子掺杂，调整其电学特性，用于功率器件、传感器等半导体元件的研发与小批量生产。

二、空间科学与天体研究

模拟太阳系空间环境中的低能离子辐射作用，研究星际尘埃、陨石表面物质在空间离子辐射下的化学变化与生物效应，探索生命起源的宇宙环境条件。

三、生物与农业技术

通过离子注入对细菌、真菌等微生物进行遗传物质修饰，诱导基因突变，筛选高产菌株，应用于医药、食品、环保等行业的发酵工艺优化。

四、核技术与辐射应用

模拟核反应堆环境中的离子辐射效应，研究核燃料、结构材料在辐射场中的性能变化，为核反应堆安全运行提供数据支持。

应用案例

一、西安交通大学

西安交通大学利用LZD-600-X型号离子注入机成功完成金属材料表面硬度提升、聚合物材料耐腐蚀性改性等多项实验。

二、澳门科技大学

澳门科技大学的LZD-600-G型号离子注入机主要应用在天体化学、天体生物学等领域以及空间载荷性能验证等方面。

三、南京工业大学

南京工业大学的LZD-900型号离子注入机主要使用方向为微生物及植物的诱变育种、金属表面处理。

（一）前期需求调研与方案定制

前期组建技术团队深度与客户沟通，明确应用场景、工艺指标、场地预算等核心需求，针对性定制LZD离子注入机配置方案，兼顾科研与产业端差异化需求，确保方案贴合实际应用。

（二）设备交付与安装调试

设备交付后提供全程物流保障，专业团队上门完成安装、调试与场地适配，通过多轮离子注入测试验证核心参数达标，生成调试报告供客户确认验收。

（三）操作培训与工艺支持

设备验收后开展分层级操作培训，覆盖基础操作、维护及故障排查，针对科研与产业客户提供专属工艺支持，配套技术资料并搭建线上线下服务通道，快速响应疑问。

（四）后期运维与升级服务

建立常态化运维体系，定期巡检校准、保养设备，提供原厂零部件供应。同时按需提供设备升级方案，保障设备长期适配客户科研与生产升级需求，提升综合应用价值。

LZD系列离子注入机凭借自主核心技术与精准场景适配能力，有效破解了行业在元素注入兼容性、工艺精度、真空稳定性及成果转化等方面的痛点，为半导体及新材料科研、中试生产提供了高性价比、自主可控的国产化替代方案。从高校材料改性到太空科学研究的成功应用，印证了设备在性能与可靠性上的硬实力，而全流程标准化实施服务则进一步为客户赋能，降低落地与运维成本。未来，随着半导体产业自主化进程的持续深化，LZD系列离子注入机将持续迭代升级，为科研创新与产业升级注入强劲动力，与客户携手共破技术壁垒，共筑国产先进装备发展新生态。