《電子顯微學和電子能譜學中的量子蒙特卡洛方法研究》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：電子顯微學和電子能譜學中的量子蒙特卡洛方法研究
- 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
本項課題研究電子顯微學以及電子能譜學（包括：掃描透射電子顯微鏡-電子能量損失譜STEM-EELS、掃描電子顯微鏡SEM、反射電子能量損失譜REELS、俄歇電子能譜AES、X光電子能譜XPS）中成像模擬與定量譜分析的新理論方法。基於玻姆力學，我們將創新性地發展一種套用於這些領域的量子Monte Carlo方法，這種新型的方法區別於以往建立於波動力學基礎上的多片層法以及建立於粒子繪景基礎上的Monte Carlo電子軌跡模擬方法，它將電子的相干性有機地融於電子的玻姆粒子軌跡上，利於處理非局域性的電子衍射以及局域性和非局域性的電子非彈性散射。因此，在該理論框架下，我們可以同時考慮樣品的結構信息與電子能態信息，尤其適用於定量模擬計算納米結構體系的電子顯微成像與能譜。該課題的成果有望為納米結構的表征提供一種新型的理論分析工具。
結題摘要
本項課題研究電子顯微學以及電子能譜學（包括：掃描透射電子顯微鏡STEM、掃描電子顯微鏡SEM、反射電子能量損失譜REELS、俄歇電子能譜AES、X光電子能譜XPS）中的成像模擬與定量譜分析的新理論和計算方法。項目取得的主要成果如下：1、我們創新性地發展了一種適用於研究高能電子與晶體材料相互作用的量子軌跡蒙特卡洛（QTMC）方法，該方法基於玻姆力學，將電子的量子相干行為有機地融於描述電子的玻姆粒子軌跡上，可以處理非局域性的電子衍射以及局域性的電子非彈性散射。藉助該方法我們成功地模擬了掃描透射電子顯微鏡（STEM）中觀察到的原子級解析度的二次電子成像，從而闡明了二次電子像的原子級解析度的物理機制。該方法可為納米結構的電子顯微學表征提供一種新型的理論分析工具；2、我們首創了一種用於表面電子能譜學定量分析的逆蒙特卡洛（RMC）方法，它基於電子與固體和表面相互作用的經典蒙特卡洛方法，可由反射電子能量損失譜（REELS）的實驗測量結果，經扣除表面激發效應、彈性散射和多重散射效應後獲得固體的光學常數。我們已經測量了若干材料的光學常數，為大規模建立基於表面電子能譜學的各種材料的光學常數資料庫打下了基礎；3、我們還進行了掃描電子顯微學（SEM）中的經典蒙特卡洛方法研究：（1）探討了絕緣體材料的SEM成像中的荷電效應；（2）研究了基於模型的資料庫方法用於半導體工業中的線寬評價，所建議的相關國際標準已經在ISO/TC202/SC8中投票通過獲得立項；（3）計算得到了表面單原子層敏感的二次電子信號發射深度，可進一步指導二維材料的SEM成像機理研究；4、在電子與固體相互作用的基礎物理問題方面，發展了一種計算電子非彈性平均自由程的擴展Mermin方法，較傳統的Penn方法它在低能區與實驗測量值更為吻合。
