溅射深度剖析的定量分析及其应用

本文对溅射深度剖析定量分析中广泛应用的MRI模型及其应用作了一个综述.MRI模型考虑了在深度剖析实验中,引起真实元素成分深度分布失真的三个主要因素:溅射导致的原子间混合(M),样品表面/界面的粗糙度(R),测量技术的信息深度(Ⅰ).通过考虑在溅射过程中发生的择优溅射效应,这一模型得以进一步完善.利用这一模型,可以定量分析深度剖析实验的深度分辨率,以及定量确定纳米薄膜中的互扩散系数.     

择优溅射对深度剖析谱和深度分辨率的影响

择优溅射是深度剖析实验中导致所测量元素的成分分布偏离实际的一个重要因素.本文首先在广泛应用于溅射深度剖析定量分析的MRI模型基础上,引入了一个描述择优溅射效应的参数,推导出了这个参数对所测量的深度剖面引起改变的一个解析式,并定量地模拟了择优溅射效应在深度剖析中对深度剖面形状和深度分辨率的影响.最后,应用拓展的MRI模型,定量分析了Ar+和N2+溅射Ni/Cr多层膜所得到的AES深度剖析数据,比较了相应的择优溅射比率和深度分辨率.     

高分辨率钼/硅纳米多层膜TOF-SIMS和Pulsed-RF-GDOES深度谱的定量分析

飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）和脉冲射频辉光放电发射光谱（Pulsed-RF-GDOES）是两种重要的深度剖析技术，前者广泛应用于半导体工业的质量控制，后者主要应用于工业涂层及表面氧（氮）化层的分析。Mo/Si纳米多层膜由于其出色的反射特性被广泛应用于纳米光刻、极紫外显微镜等领域。本文利用原子混合-粗糙度-信息深度（MRI）模型分辨率函数，通过卷积及反卷积方法分别对Mo(3.5nm)/Si(3.5nm)多层膜的TOF-SIMS和Pulsed-RF-GDOES深度谱数据进行了定量分析，获得了相应的膜层结构、膜层间界面粗糙度及深度分辨率等信息。结果表明：GDOES深度剖析产生了较大的溅射诱导粗糙度，SIMS的深度分辨率优于GDOES。     

二次离子质谱分析

一、引言 二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectrometry)是一种用于分析固体材料表面组分和杂质的分析手段。通过一次离子溅射,SIMS可以对样品进行质谱分析、深度剖析或成二次离子像。SIMS具有很高的元素检测灵敏度以及在表面和纵深两个方向上的高空间分辨本领,所以其应用范围也相当广泛,涉及化学、生物学和物理学等基础研究领域及微电子、催化、新材     

GaAs-Al_x Ga_(1-x)As异质结的SIMS定量分析

本文利用二次离子质谱对GaAs~-AI_xGa_(1-x)As异质结进行了定量深度分析。首先,在对LTE模型中的温度T的物理意义作了进一步探讨的基础上,提出采用相对灵敏度因子结合双定标的LTE模型法,对GaAs-Al_xGa_(1-x)As异质结的元素成份进行定量分析,获得了满意的结果,此外,本文利用Ta_2O_5-Ta标准陡峭界面对SIMS溅射剖面进行弧坑效应修正,得到异质结中元素的深度分布曲线,从而给出异质结中各种元素随深度的浓度分布。     

薄膜成分俄歇深度定量分析中的若干问题

深度分辨率和定量分析精度是薄膜组份深度剖面分析中两个基本物理量。首先从实际应用的角度出发.讨论了薄膜成分的俄歇深度剖面定量分析中的几个主要问题。其中包括溅射离子能量、入射角度和样品的化学组成对深度分辨率的影响及其优化。给出了组份溅射深度剖面定量分析方法。提出了定量分析中进行离子溅射修正、基本效应修正和深度定标的具体方法和措施。     

表征碳纤维表面及界面的新技术

本文对表征碳纤維表面及界面的技术作一综述。介绍了以拉曼光谱,拉曼显微探斜和银涂层技术为主的两种新技术。这两种新技术用于研究碳纤维的不均匀结构,对碳纤维表面分别进行表面敏感分析,对碳纤维尝试用二次离予质谱(SIMS)定量分析低浓度元素及测定深度方向的分布情况。利用SIMS图象也可以得到单根纤维的深度方向分布图。     

β″-Al_2O_3陶瓷的表面研究

采用俄歇电子能谱(AES)和二次离子质谱(SIMS)技术对不同条件下制备的 β″-Al_2O_3陶瓷进行表面和深度剖析,将所得结果进行比较后发现,用 AES 进行深度剖析时,电子束在样品表面上形成的电场将促使 β″-Al_2O_3出现钠沉积现象。用 SIMS 技术发现样品表面有一个表面层,其组成与样品主体不同且取决于β″-Al_2O_3烧结时的环境条件。本工作还用扫描电镜(SEM),电子探针(EPMA)和 X 射线能量色散(EDAX)等技术对 β″-Al_2O_3的表面及断面进行了研究。     

辉光放电质谱法检测AZO靶材中痕量元素及深度分布

利用辉光放电质谱仪(GDMS)对铝掺杂的氧化锌(AZO)靶材中的常微量元素及其深度分布进行分析。首先考察AZO样品中的元素和Ar、H、O、N等气体元素形成的多原子离子干扰。其次利用GDMS和台阶仪对已经进行磁控溅射过的AZO靶材表面进行深度剖析,考察靶材上的主要污染元素随深度的纵向分布,最后利用GDMS对预溅射完后的AZO靶材内部杂质元素进行质谱分析。利用XPS进行验证,两种方法测试得到的Zn和Al的含量相近。分析结果表明GDMS是分析AZO等半导体靶材的有效方法,该方法可以对靶材造成的污染进行预判,避免溅射过程中造成的污染。     

三种溅射深度剖析定量分析模型解析表达式的比较

本文系统地讨论了三种广泛应用于溅射深度剖析定量分析的原子混合-粗糙度-信息深度（MRI）模型、上下坡（UDS）模型与粗糙度-级联混合-反冲注入（RMR）模型的解析表达式。先从定义、公式推导、仿真结果分析三方面逐一分析了这三种模型对应的剖面特征，再通过其对应的深度分辨率子函数、深度分辨率函数、分析膜层厚度的解析表达式以及实验数据的拟合，将三种模型进行了细致的比较。最后解释了上下坡模型存在的不足，纠正了粗糙度-级联混合-反冲注入模型存在的错误描述，实测/模拟深度剖面的动态特性验证了原子混合-粗糙度-信息深度模型的可靠性和优越性。     

Effect of phase fluctuations upon penetration depth

The temperature dependence of the static penetration (T) has been used as a guide to the nature of the superconducting state in high-T _c materials. It has been argued that an algebraic temperature dependence in the ratio (T)/(0) [(T) — (0)]/(0) at low temperature is evidence for d-wave pairing. This paper examines the effect of superconducting phase fluctuations upon (T) and finds an algebraic dependence over a broad range of temperature.     

Ellipsometric and AES investigation of thin polycrystalline In/Cu and In/Ag couples

Interdiffusion of metals from group Ib (Ag, Cu) and group IIIb (In) was detected at room temperature by means of spectroscopic ellipsometry (SE) and Auger electron spectroscopy (AES). Thin In films and the In/Ag layers were deposited on Cu substrates by thermal evaporation in a vacuum of 3×10⁻⁴ Pa. Optical properties of In-Cu and In-Ag composite layers formed due to interdiffusion were derived from ellipsometric quantities Ψ and Δ measured in the photon energy range 0.75-6.5 eV. Auger depth profile studies were performed in order to determine the composition of elements in the In/Ag/Cu and In/Cu systems.     

Empirical depth processes

We consider the asymptotics of two depth processes, the projection depth process and certain generalizations of the Tukey halfspace depth process, and give ntural conditions for the uniform convergence of these processes over certain subsets of ℝ^d. In general, these processes do not converge uniformly over ℝ ^d . Research partially supported by NSFC (No:10231030) and the EYTP of China. Research partially supported by NSF Grants DMS-0071976 and DMS-0134628.     

基于离焦状态模糊显微图像反馈的微操作方法

提出了一种基于离焦状态模糊显微图像反馈的微操作方法,此方法关键在于提取离焦状态显微图像的三维位置信息.给出了基于系统辨识的显微图像深度信息提取方法和扫描线算法,分别用于提取离焦状态显微图像的深度信息和平面位置信息,上述方法在精度和效率两方面均达到在线应用水平.进一步,将上述方法应用于微操作机器人系统,成功完成了离焦状态双针互插实验.这样,微操作在聚焦状态和离焦状态下均可进行,也就将微操作机器人的工作空间在Z方向(光轴方向)进行了拓展,实验条件下,从聚焦区内约2μm范围扩展到聚焦带上下70μm.     

极浅压入下纳米压痕仪针尖面积函数校准方法的研究

采用原子力显微镜直接扫描纳米压痕仪针尖法、球面拟合法和熔融石英标准样块的间接测量法对极浅压入下纳米压痕仪的针尖面积函数进行比较分析。实验表明,在极浅压入下,原子力显微镜直接法由于真实地反映了针尖尖端的几何形貌因而获得的面积函数更为准确可靠。建立了相应的数学模型,对于直接法测量中主要的误差,即由于原子力显微镜针尖曲率半径带来的误差进行了分析,结果表明在极小压入深度下压入深度越小,原子力显微镜针尖曲率半径带来的压痕仪针尖面积函数相对误差越大。     

A precorrected-FFT higher-order boundary element method for wave-body problems

The boundary element method (BEM) has been widely applied in the field of wave interaction with offshore structures, but it is still not easy to use in resolving large-scale problems because of computing costs and computer storage being increased by O(N²) for the traditional BEM. In this paper a precorrected Fast Fourier Transform (pFFT) higher-order boundary element method (HOBEM) is proposed for reducing the computational time and computer memory by O(N). By using a free-surface Green function for infinite water-depth, the disadvantage of the Fast Multipole Boundary Element Method (FMBEM)—i.e. unable to solve infinite deep-water wave problems—can be overcome. Numerical results from the problems of wave interaction with single- and multi-bodies show that the present method evidently has more advantages in saving memory and computing time, especially for large-scale problems, than the traditional HOBEM. In addition, the optimal variable of pFFT mesh is recommended to minimize time cost.     

储罐探伤爬壁机器人全遍历路径规划方法

储罐探伤爬壁机器人全遍历路径规划要求机器人高效遍历储罐外壁全部无障碍物区域。结合邻接矩阵、路径选择函数,提出一种单元分解算法并应用于爬壁机器人路径规划中。首先,将爬壁机器人的工作环境简化为二维平面,并通过分析漏检面积确定机器人遍历基本路径;接着,建立栅格环境,对每个栅格赋予x_i值以表示其栅格状态;其次,采用矩形分解法将工作环境划分为若干子区域,通过图的深度优先搜索算法和邻接矩阵确定各子区域的衔接顺序;最后,在子区域的遍历和切换过程中,引入方向函数y_i来判断爬壁机器人是否陷入死区,结合x_i值提出路径选择函数f_i以引导爬壁机器人快速逃离死区。在虚拟环境中进行了仿真实验,仿真结果表明,该方法不仅能引导爬壁机器人以高覆盖率和低重复率遍历工作区域,而且能快速地逃离死区。全遍历路径规划的实现拓展了爬壁机器人在检测储罐罐壁中的应用。     

利用鱼眼照片恢复景物的深度信息

通过照片获取深度信息的技术已经研究多年，也产生了各种算法，但这些算法或者需要一张以上的照片来计算，或者运算量比较大。此外，它们的共同点是：各种方法采用的照片是用普通镜头拍摄的。笔者给出一种新的方法：利用一张鱼眼镜头照片和少量的辅助手段来获取深度信息。建立了一种简便而又准确的辅助手段，从而可以构造景物的三维框架，最终可以实现在景物内的任意位置向任意方向进行虚拟浏览。     

二次离子质谱的深度分辨本领

深度剖析是二次离子质谱在半导体以及各种其它薄膜材料分析中最重要的应用，深度分辨本领是表征其分析能力的重要参数，国际标准化组织（ＩＳＯ）最近 在研究和制定这方面的国际标准。本文在概述了ＳＬＭＳ深度分辨本领影响因素的基础上，推导了δ掺杂层深度分辨函数的解析表达式，讨论了其物理意义，特别是分辨参数的定义。在ＣＡＭＥＣＡ ＩＭＳ ４ｆ仪器上用５．５ｋｅＶ的氧束对Ｓｉ中ＧａＡｓδ掺杂多层膜样品进行了深度剖析，讨论了所得分辨参数及影响因素。结合国外实验室ＩＳＯ巡回测试的结果，对深度分辨参数的定义和评估方法进行了简要评述。     

热声制冷中的工质选择

在分析热声工作机理，探讨混合工质在热声制冷机中的作用机理的基础上，从工作频率及效率的角度出发，指出了低Ｐｒ数的混合工质对热声效应的积极作用，有利于提高热声驱动器及热声制冷的工作效率，低声速则有利于增强热声转换强度，为选用合适的工作介质提供了依据。