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)，同時也與薄膜的厚度密切有關(guān)。因此，表征納米量級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襯底俄歇能譜的影響，并用襯底的俄歇峰強度來表征襯底材料上均勻薄膜的厚度，得出俄歇信號強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)實驗中幾個常用的物理量:非彈性散射平均自

3、由程和有效衰減長度等。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)用以及實驗中應(yīng)用俄歇譜測膜厚的方法。
　　在第二章中，我們詳細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等復(fù)雜計和算量巨大的問題的優(yōu)勢所在。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的具體過程和詳細步驟，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，計算了襯底中俄歇電子信號強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)了來自薄膜和襯底元素的等離子體損失峰。對模擬得到的俄歇電子能譜進行背底扣除后，得到了俄歇峰強度與薄膜厚度的近似指數(shù)衰減關(guān)系。我們通過表征衰減曲線和有效衰減長度來討論薄膜厚度的測量。最后定義了一個具有兩個參數(shù)的衰減函數(shù)，發(fā)現(xiàn)與程序模擬得到的數(shù)據(jù)點符合的很好，兩參數(shù)的衰減曲線可以作為膜厚測量標(biāo)定曲線。
　　第五章中，對本文進行了總結(jié)，并對本