II类超晶格红外探测器一般通过台面结实现对红外辐射的探测，而通过离子注入实现横向PN结，一方面材料外延工艺简单，同时可以利用超晶格材料横向扩散长度远高于纵向的优势改善光生载流子的输运，且易于制作高密度平面型阵列。本文利用多种材料表征技术，研究了不同能量的Si离子注入以及退火前后对InAs/GaSb II类超晶格材料性能的影响。研究通过Si离子注入，外延材料由P型变为N型，超晶格材料中产生了垂直方向的拉伸应变，晶格常数变大，且失配度随着注入能量的增大而增大，注入前失配度为-0.012%，当注入能量到200 keV时，失配度达到0.072%，超晶格部分弛豫，弛豫程度为14%，而在300 °C 60 s退火后，超晶格恢复完全应变状态，且晶格常数变小，这种张应变是退火引起的Ga-In相互扩散以及Si替位导致的晶格收缩而造成的。

为进一步发展基于蒙特卡罗模拟方法的α粒子能谱探测参数优化技术，利用PyQt5设计一款调用蒙特卡罗模拟程序包Geant4进行α粒子能谱模拟研究的软件。一方面，建立了测量α粒子的钝化离子注入平面硅探测器（Passivated Implanted Planar Silicon）物理模型，根据实际α粒子测量条件对模拟的物理过程、模型材料及粒子源几何形状、成分等参数进行校正，结合PyQt5界面开发平台将粒子源参数、探测器参数修改等功能可视化。在多个探源距和不同真空压强条件下进行模拟实验，得到该模型的探测效率，并将获取的能量沉积成谱后，通过EMG-Landau响应函数模型展宽。另一方面，为验证该探测器模型的准确性，将模拟结果与实测结果的探测效率进行对比，实验结果表明，两者探测效率误差均在5%之内，且EMG-Landau响应函数模型展宽效果良好。本文研究结果验证了该Geant4模拟软件在α粒子能谱研究方面的可靠性，该软件可直观修改α粒子能谱测量条件，简化了模拟步骤，提高了模拟效率，为基于蒙特卡罗模拟方法的α粒子能谱探测参数优化技术提供了有力工具。

镍钛合金血管支架植入后可引发血栓和支架再狭窄, 且对损伤的血管内壁无修复作用, 需进行表面改性赋予其抗凝血和促内皮化生物学功能。本研究采用等离子体浸没离子注入与沉积(PIII&D)技术将钽(Ta)注入至镍钛合金, 研究Ta离子注入对镍钛表面理化特性及生物学性能的影响规律。结果表明, 调控Ta离子注入时间, 可在镍钛表面分别构建含Ta、Ta/Ta₂O₅、Ta/Ta₂O_5-x/Ta₂O₅三种不同组分的改性层。各种改性样品中, 含Ta/Ta₂O_5-x/Ta₂O₅的改性镍钛表面亲水性均更好, 可提供更多细胞附着位点, 促进人脐静脉内皮细胞早期粘附和铺展, 并提高其增殖能力。相比仅含单质Ta的改性镍钛表面, 含Ta/Ta₂O_5-x/Ta₂O₅改性镍钛表面的血液相容性更高, 血小板粘附数量显著减少, 且基本保持为未被激活的球形状态; 各组改性表面的溶血率远低于5%阈值, 均未发生明显溶血现象。上述结果说明, Ta离子注入改性镍钛血管支架在降低血栓形成、加速内皮化方面具有潜在应用。

为了有效抑制聚四氟乙烯(PTFE)材料表面电荷积聚、进一步提升其沿面耐压性能，采用射频产生氮等离子体对其表面进行等离子体浸没离子注入。注入过程中改变射频功率、脉宽、脉冲幅值等参数实现对PTFE样品表面的不同改性效果。通过测试其注入前后的X射线光电子能谱、表面形貌、表面电阻率、表面电位衰减特性、表面陷阱能级及其密度分布，较为系统地研究了不同注入参数对聚四氟乙烯样品表面成分、表面电荷积聚和消散特性的影响。结果表明：注入过程中，氮离子主要通过自身动能促使聚四氟乙烯材料表面分子结构发生破裂和重组来实现表面改性而并非通过化学反应引入新成分，注入氮离子的动能以及数量是决定表面改性效果的主要因素。随着射频源功率增加，射频源对氮气利用效率得到提升，其处理效果饱和点由100 W射频功率下的20 cm³/min升至400 W射频功率下的30 cm³/min，相应表面电阻率由100 W-10 cm³/min条件下的最大值 $ 3.3\times {10}^{16}\;\mathrm{\Omega }/\mathrm{m}{\mathrm{m}}^{2} $降至400 W-30 cm³/min条件下的最小值 $ 1\times {10}^{15}\;\mathrm{\Omega }/\mathrm{m}{\mathrm{m}}^{2} $，并且表面电荷消散速度由6%增加至68%，同时积聚量最多减少了18.6%。另外，随着外施脉冲电压由3 kV-25 μs升至7 kV-75 μs,表面电阻率最多下降了89%，表面电荷消散速度由4%增加至58%，积聚量最多减少了23.7%。进一步分析表明，经氮离子注入处理的聚四氟乙烯材料表面陷阱能级变浅，加速了表面电荷脱陷，而降低的表面电阻率也促进了脱陷的表面电荷沿面传导，最终使得表面电荷消散加快。