電子薄膜的電子探針能譜分析技術研究.pdf

1、分類號密級UDC1注學位論文電子薄膜的電子探針能譜分析技術研究電子薄膜的電子探針能譜分析技術研究（題名和副題名）李世嵐李世嵐（作者姓名）指導教師姓名包生祥包生祥教授教授電子科技大學電子科技大學成都成都（職務、職稱、學位、單位名稱及地址）申請學位級別碩士碩士專業(yè)名稱材料學論文提交日期2008.04論文答辯日期2008.05學位授予單位和日期電子科技大學電子科技大學答辯委員會主席評閱人年月日注1注明《國際十進分類法UDC》的類號摘要I摘要對

2、于電子薄膜材料研究，薄膜的微觀結構、成分和厚度是決定薄膜性能的一個關鍵因素。如何表征薄膜的微觀結構、成分和厚度也一直是薄膜研究領域的一個重要課題，尤其是應用無損表征方法。掃描電子顯微鏡配備X射線能譜儀分析技術（電子探針能譜）能夠觀察微觀形貌和分析薄膜的微區(qū)成分的同時，根據(jù)電子束的穿透深度可測量薄膜的厚度。其它任何薄膜分析技術都無法同時具備以上三個功能。采用電子探針能譜分析技術時，由于X射線激發(fā)深度較大，當薄膜厚度較小時，會同時出現(xiàn)薄膜層

3、和基片的譜線，嚴重影響薄膜成分的分析結果。為了排除基片譜線對薄膜成分分析的干擾，本論文針對電子薄膜與集成器件國家重點實驗室研制的微米及納米薄膜材料成分與厚度表征的需要，開展了如下研究：1在常規(guī)電子探針能譜分析系統(tǒng)的基礎上，建立的掠出射角電子探針能譜分析方法，并對該分析方法進行了系統(tǒng)驗證。通過對金屬銅膜和Cd摻雜氧化鋅半導體薄膜的掠出射電子探針能譜分析與常規(guī)出射電子探針定性分析對比、不同出射角條件下不同線系特征X射線的強度研究、樣品傾斜對

4、電子探針能譜定量分析精度影響等方面進行了研究，證明了該方法能夠很好的解決許多電子探針常規(guī)出射分析薄膜樣品時存在的困難，如電子有效作用范圍深度減小，具有很好的表面靈敏性，襯底產(chǎn)生的熒光效應能降至最低，薄膜定量分析精確度提高。2研究了在常規(guī)電子探針能譜系統(tǒng)中如何提高薄膜成分分析準確度的方法。從薄膜成分的電子探針能譜分析得出：同一元素的不同線系特征譜線，是影響分析結果最重要的因素。對于具有熒光效應的襯底薄膜：所選元素的特征譜線應具有襯底的熒光

5、效應；對于不具有熒光效應的襯底薄膜：當過壓比足夠時，選擇峰背比最大的特征譜線，在特征譜線選擇正確的前提下，工作電壓越大，分析結果越準確。3研究發(fā)展了電子探針能譜薄膜厚度的測量技術。根據(jù)電子束的穿透深度計算薄膜的厚度。對于單一組分薄膜：可以直接通過外推襯底與薄膜特征峰強度之比（I襯底I薄膜）至“0”，對應的加速電壓即為薄膜的歸一化電壓Ed（開始不能檢測到襯底的特征X射線）；而對于多組分薄膜樣品，若襯底和薄膜中都含有相同元素時，借助與薄膜組