電介質(zhì)樣品掃描電鏡成像的數(shù)值模擬.pdf

1、低壓掃描電子顯微鏡是目前電介質(zhì)樣晶檢測的常用儀器。低能電子束照射下電介質(zhì)樣品的二次電子特性是其重要的研究課題。本論文提出了比較全而的三維數(shù)值計(jì)算模型,考慮了電子散射、電荷捕獲、復(fù)合、遷移和擴(kuò)散、自洽場等因素,揭示了低能電子束照射下電介質(zhì)樣品的掃描電鏡二次電子成像特性。
　　本論文采用基于單電子散射模型的Monte Carlo方法模擬電子的散射過程,采用快二次電子模型模擬二次電子的產(chǎn)生過程,利用有限差分法求解由電荷連續(xù)性方程、電流密

2、度方程和泊松方程建立的電荷輸運(yùn)過程,采用四階龍格一庫塔法計(jì)算出射二次電子的軌跡。
　　首先,本論文針對電子束照射單層電介質(zhì)樣品的帶電特性、二次1b予特性、表面形貌特性進(jìn)行了模擬。通過計(jì)算獲得了空問電荷、空問電位和電場及其時變特性。結(jié)果表明空間電荷呈現(xiàn)正負(fù)交替的分布特性:樣品表面局部正電場可以吸引部分出射二次電了返回表面,從而影響二次電子成像電流。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)電子束參數(shù)可以明顯地影響二次電子成像電流特性。
　　此外,本論文系

3、統(tǒng)地闡明了具有內(nèi)部埋層結(jié)構(gòu)電介質(zhì)樣品的二次電子成像特性。通過模擬得到了樣品內(nèi)部空間電荷、空間電位分布。計(jì)算了埋層界面電荷密度對二次電子返回特性的影響,結(jié)果表明二次電子成像電流隨電荷密度的增大而減小,變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。模擬了電子束參數(shù)對掃描電鏡圖像的影響,模擬得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。最后,本論文研究了具有內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)電介質(zhì)樣品的二次電子特性。模擬了空間電荷、空間電位和電場分布及其時變特性,分析了二次電子成像電流特性,闡明了內(nèi)部金