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电子微束分析中粗糙样品表面形貌的蒙特卡洛方法模拟研究的模拟研究

肖淑曼  
【摘要】: 电子与固体中的相互作用构成了许多材料分析工具(扫描电子显微学、表面电子能谱学、电子探针微分析等)的物理基础(第一章)。根据固体/表面中的电子散射理论和Monte Carlo模拟方法,基于实体结构几何法构造模型,我们研究了梯形线几何体在扫描电子显微镜的主要信号成像、测量线宽的性质(第二章)。基于有限元三角形网络法模型构造(第一章),我们研究了粗糙表面的电子能谱、二次电子产额和背散射电子产额(第三章)。所采用的电子在固体中的Monte Carlo散射模型是:弹性散射利用的是Mott微分截面,而非弹性散射利用的是基于实验光学常数数据的介电函数近似,并且在模拟中包含了级联二次电子的产生。 在扫描电子显微成像以及纳米线宽测量初步研究中(第二章),我们采用了体构造法构建出具有一定边墙角的梯形线几何体,并且基于此模型,用Monte Carlo方法模拟了光滑表面的Au刻蚀线在不同参数(即高度、宽度、边墙角、入射电子束宽和能量)下模拟得到的测量线宽,同时,比较了测量线宽与实际线宽的关系。此工作对于CD-SEM纳米尺度的精确测量学有一定的指导意义。 在粗糙表面相关电子谱的分析中(第三章),我们完成了对Cu、Si、Al等的电子能谱、二次电子产额、背散射电子产额的模拟工作。通过对不同粗糙参数(粗糙半高宽3σ,以及表面间隔a)的调整改变,我们得到了基于三角形网格构建模型的各种相比于光滑表面更真实的粗糙表面,利用Monte Carlo模拟方法计算比较了模拟得到的二次电子产额与实验的二次电子产额数据。通过二者关系的比较,证实了方法的有效性,并运用这种方法得到了不同粗糙参数对于各种电子谱的影响。通过对这种关系的详细研究,对于实验学中把握所用样品的表面粗糙程度将有一定的帮助。


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