离子-表面相互作用在诸如等离子体物理、表面分析、半导体制造和天体物理等多个领域中都发挥着重要作用。其一般涉及入射离子(原子)和表面原子之间的电荷交换、电子激发和能量损失等过程。入射离子与固体表面间的电荷转移不仅可以探究表面电子结构,还决定散射后离子的电荷态分布。离子与表面散射是研究电荷交换过程的最直接方法。keV能量的原子和离子在金属表面散射的大量研究表明,入射粒子和表面原子间电子隧穿的共振电荷转移(RCT)过程占有支配地位。半导体表面具有特殊的悬挂键表面态和窄的能带间隙,能够显著地影响离子-表面间的电荷交换,且在半导体制造业中发挥着重要作用。此外,表面掺杂能够显著影响半导体电子器件的特性。本工作主要研究了低能keV能量负离子在水吸附半导体Si表面散射的电荷交换过程。实验上利用一维位置灵敏探测技术测量了8.5-22.5keV的C-和F-离子散射后电荷态份额的能量依赖和角度依赖,散射角固定为38°。实验发现,在镜面散射下,正离子和负离子份额随入射速度单调上升;入射能量(速度)一定时,正离子份额随入射角轻微地单调下降,而负离子份额则呈现出反常的先上升后下降的“钟罩型”变化趋势。传统的物理图像(金属表面自由电子气模型)无法解释我们获得的测量结果,因此我们引入近距离处的入射速度效应,认为在近距离处,负离子份额依赖于初始形成的中性原子数目,即此时动力学平衡布居远远没有达到。通过求解耦合的几率方程,发现计算结果和实验结果完全符合。这些结果都表明在我们的这种高能区内,离子-表面散射呈现出非绝热特性。此外,我们还进行了对两种不同掺杂浓度表面,负离子散射后的电荷交换实验。实验结果表明在8.5-22.5keV能区范围内的快碰撞下,表面掺杂浓度对实验结果没有影响。我们构建了一个包含正离子贡献的完整的理论图像来计算负离子份额。这直接表明在较高能区下的电荷转移是非绝热的。