《金屬和半導體納米結構表面定量分析方法研究》是依託中國科學技術大學，由丁澤軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬和半導體納米結構表面定量分析方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁澤軍
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本課題著重研究利用表面電子譜學(X光電子能譜XPS、反射電子能量損失譜REELS等)對金屬和半導體納米結構（納米薄膜、多層膜）表面進行定量化表征的分析方法。研究X射線激發的光電子及入射電子與納米體系相互作用時表面效應對信號電子強度的影響：根據新的光電子（電子）與表面/界面/固體相互作用的非彈性散射模型，深入地研究考慮到金屬和半導體納米膜的各種影響因素（表面粗糙度、厚度、元素成份深度分布、X射線(電子)入射角、光電子(電子)信號發射角）時表面激發對出射信號的強度影響，從而獲得準確的基於XPS、REELS譜表征納米結構的分析方法。反演薄膜的REELS譜獲得薄膜的能量損失函式，通過KK分析，獲得納米薄膜的光學常數（或介電常數）。由此進一步提高納米材料定量化分析準確性，拓展基於電子能譜的納米結構和納米材料定量化表征手段。
結題摘要
本課題著重研究利用反射電子能量損失譜等表面電子譜學手段對金屬和半導體納米結構（納米薄膜）表面進行定量化表征的分析方法。通過建立起包含樣品各種信息以及儀器測量參數的電子-樣品相互作用的蒙特卡洛物理模型，模擬電子能譜中電子信號的發射過程，以此定量地描述信號隨實驗條件的變化，從而獲得準確的基於反射電子能量損失譜表征納米結構的分析方法。 主要研究成果為：1、考察了半經典以及量子框架下的表面激發和電子非彈性散射的理論，對多種金屬和半導體材料計算了表面激發參數資料庫；2、發展了一種基於反射電子能量損失譜獲取材料光學常數的逆蒙特卡洛方法，有望在納米薄膜的光學常數測量上取得套用；3、同時發展了結合橢偏與透射率測量的實驗手段以獲取納米薄膜的光學常數，獲得若干納米金屬薄膜的光學常數隨膜厚的變化；4、發展了針對3D樣品表面形貌的蒙特卡洛模擬方法，研究了表面粗糙度對表面激發效應和電子能譜彈性峰強的影響；5、基於Bloch波方法計算了晶體中電子發射的深度分布函式，結果表明信號電子強度除與發射極角有關外也與方位角有關；6、研究了真實樣品形貌的掃描電鏡成像模擬，獲得與實驗一致的模擬圖像，初步研究了荷電效應對成像的影響；7、探討了測長掃描電鏡成像中的線寬幾何參數和電子束條件對線寬成像襯度的影響，通過大規模模擬計算得到線寬的“基於模型的資料庫”，進一步開發了掃描電鏡測量線寬的套用軟體；8、基於蒙特卡洛模擬的掃描電子顯微鏡圖像，討論了影響掃描電子顯微鏡成像銳度的各種實驗因素和評價了幾種銳度計算方法；9、在Bohm量子軌跡方法的基礎上開始發展一種全新的量子蒙特卡洛電子-物質相互作用模擬方法，成功闡明了原子解析度的二次電子成像的產生物理機制。
