二次离子质谱溅射深度剖析的定量分析

摘要

二次离子质谱（Secondary Ion Mass Spectroscopy,SIMS）溅射深度剖析技术已广泛应用于薄膜材料物理化学性质的研究和成分深度分布的表征，但由于其涉及复杂的溅射过程，样品形貌的多样性，探测成分浓度技术的局限，使得所测量元素的成分深度分布通常会偏离真实的成分分布，造成剖面失真，溅射深度剖析的定量分析应运而生，其本质是对测量剖面中各个失真因素的定量表征。
　　通过对深度剖析实验数据的定量分析，不仅可以还原被研究材料中真实的成分深度分布，获得更多有用的定量信息，如溅射速率、溅射导致的原子混合、样品表面/界面的粗糙度、深度分辨率、薄膜材料中互扩散系数等，还可以为优化仪器参数（如溅射和测量条件），提高深度剖析的深度分辨率，改进调整实验方案提供指导。
　　本学位论文从综述SIMS溅射深度剖析技术及其定量分析开始（第一章）；接着对本论文中实验部分所涉及到的技术设备进行了简单介绍（第二章）；对比了SIMS溅射深度剖析定量分析中常用的两个模型——MRI模型和Dowesett等提出的响应函数，指出了后者所存在的缺陷（第三章）；考虑择优溅射和溅射诱导产生的粗糙度，对文献中Si/Ti多层膜样品的SIMS浓度谱和AES原始测量谱进行了拟合，通过拟合参数计算并对比了SIMS和AES的深度分辨率（第四章）；对GaAs/AlAs超晶格多层膜结构的AES和SIMS溅射深度剖析数据进行了定量分析，精确确定了其层结构（第五章）；在第五章研究的基础上，将制备的GaAs/AlAs超晶格多层膜样品分别在350oC、400 ℃、450 ℃、500 ℃下真空退火60min.、60min.、30min.、30min.，再进行SIMS溅射深度剖析，对比退火和制备样品MRI模型的拟合结果，得到了GaAs和AlAs层在各退火条件下的互扩散系数，获得了相应的扩散参数（第六章）。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章绪论

1 .1介绍

1 . 2深度分辨率Az及其优化

1 .3信号强度与浓度及溅射时间与溅射深度的转换

1.4 MRI模型

1 .5小结

1 .6课题研宄目的与意义

1 .7论文结构

参考文献

第二章实验技术简介

2 .1原子力显微镜(AFM)

2 .2真空退火技术

2 .3溅射深度剖析技术

参考文献

第三章MRI模型和响应函数

3 .1介绍

3.2 MRI模型和Dowsett响应函数的比较

3.2 MRI模型解析函数的应用

3 .4小结

参考文献

第四章Si/Ti多层膜样品SIMS和AES溅射深度谱的定量分析

4 .1介绍

4 .2实验

4 .3结果及讨论

4 .4小结

参考文献

第五章GaAs/AlAs超晶格多层膜结构SIMS和AES溅射深度谱的定量分析

5 .1介绍

5 .2实验

5 .3结果和讨论

5 .4小结

参考文献

第六章GaAs/AlAs超晶格多层膜扩散系数的确定

6 .1介绍

6 .2实验

6 .3结果和讨论

6 .4小结

参考文献

第七章总结

致谢

攻读硕士学位期间已发表和未发表的学术论文

作者简介