薄膜襯底材料中俄歇電子能譜的蒙特卡洛模擬.pdf

1、薄膜材料在現(xiàn)代材料技術(shù)中應(yīng)用廣泛。光學(xué)鍍膜技術(shù)中，經(jīng)常在特定的襯底上沉積一層薄膜，可以改善材料的物理化學(xué)性質(zhì)。許多工業(yè)和技術(shù)設(shè)備都需要覆蓋具有特定化學(xué)性質(zhì)的薄膜，薄膜材料具有許多獨(dú)特的光學(xué)與電學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)和薄膜本身的制作工藝有關(guān)，同時(shí)也與薄膜的厚度密切有關(guān)。因此，表征納米量級(jí)的薄膜厚度具有十分重要的研究意義。
　　在眾多表面分析技術(shù)中，俄歇電子的采樣深度一般為納米級(jí)別，具有很高的表面靈敏度，適合材料表面定的性和定量分析，因此本

2、文的主要研究目的是:整合當(dāng)前最新的電子與固體原子的散射理論，用蒙特卡洛方法模擬研究薄膜對(duì)襯底俄歇能譜的影響，并用襯底的俄歇峰強(qiáng)度來(lái)表征襯底材料上均勻薄膜的厚度，得出俄歇信號(hào)強(qiáng)度與薄膜厚度的一般關(guān)系式，并推導(dǎo)出相關(guān)的有效衰減長(zhǎng)度。下面介紹文章的具體內(nèi)容。
　　在第一章中，我們介紹了俄歇電子以及俄歇能譜應(yīng)用的基本原理，俄歇電子能譜技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到許多科學(xué)領(lǐng)域。然后介紹了薄膜襯底材料的電子能譜學(xué)實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)常用的物理量:非彈性散射平均自

3、由程和有效衰減長(zhǎng)度等。我們還介紹了電子與固體相互作用的散射理論在定量俄歇分析中應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用俄歇譜測(cè)膜厚的方法。
　　在第二章中，我們?cè)敿?xì)介紹了電子與固體相互作用的彈性和非彈性散射理論，以及內(nèi)殼層激發(fā)和俄歇電子產(chǎn)生的原理。本文使用Mort截面描述電子彈性散射，Penn介電函數(shù)描述非彈性散射，Gryzinski理論描述內(nèi)殼層激發(fā)和電子弛豫過(guò)程。
　　在第三章中，我們首先介紹了蒙特卡洛模擬方法在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域中的重要應(yīng)用，以及

4、蒙特卡洛方法在處理電子輸運(yùn)等復(fù)雜計(jì)和算量巨大的問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)所在。然后基于第二章中的散射理論，我們介紹了蒙特卡洛方法在模擬電子在固體中輸運(yùn)的具體過(guò)程和詳細(xì)步驟，并給出了模擬程序的流程圖。
　　第四章中，以Al薄膜Ag襯底(Al/Ag)和Ag薄膜Cu襯底(Ag/Cu)兩種薄膜襯底體系為例，利用蒙特卡洛方法模擬了電子在薄膜襯底材料中的產(chǎn)生和輸運(yùn)，計(jì)算了襯底中俄歇電子信號(hào)強(qiáng)度隨著不同薄膜厚度的變化。模擬得到的電子能譜的能量范圍是從入射電子彈

5、性峰到俄歇峰附近，能譜中包括了由電子激發(fā)引起的體等離子體損失峰。在彈性峰和俄歇峰的低能區(qū)域，出現(xiàn)了來(lái)自薄膜和襯底元素的等離子體損失峰。對(duì)模擬得到的俄歇電子能譜進(jìn)行背底扣除后，得到了俄歇峰強(qiáng)度與薄膜厚度的近似指數(shù)衰減關(guān)系。我們通過(guò)表征衰減曲線(xiàn)和有效衰減長(zhǎng)度來(lái)討論薄膜厚度的測(cè)量。最后定義了一個(gè)具有兩個(gè)參數(shù)的衰減函數(shù)，發(fā)現(xiàn)與程序模擬得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)符合的很好，兩參數(shù)的衰減曲線(xiàn)可以作為膜厚測(cè)量標(biāo)定曲線(xiàn)。
　　第五章中，對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)本