電子薄膜的電子探針能譜分析技術(shù)研究.pdf

1、分類號密級UDC1注學(xué)位論文電子薄膜的電子探針能譜分析技術(shù)研究電子薄膜的電子探針能譜分析技術(shù)研究（題名和副題名）李世嵐李世嵐（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名包生祥包生祥教授教授電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)成都成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請學(xué)位級別碩士碩士專業(yè)名稱材料學(xué)論文提交日期2008.04論文答辯日期2008.05學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)答辯委員會主席評閱人年月日注1注明《國際十進(jìn)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(jié)構(gòu)、成分和厚度是決定薄膜性能的一個關(guān)鍵因素。如何表征薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、成分和厚度也一直是薄膜研究領(lǐng)域的一個重要課題，尤其是應(yīng)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(shù)（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(shù)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(shù)時，由于X射線激發(fā)深度較大，當(dāng)薄膜厚度較小時，會同時出現(xiàn)薄膜層

3、和基片的譜線，嚴(yán)重影響薄膜成分的分析結(jié)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(chǔ)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(jìn)行了系統(tǒng)驗(yàn)證。通過對金屬銅膜和Cd摻雜氧化鋅半導(dǎo)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(qiáng)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(jìn)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(yīng)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(zhǔn)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(jié)果最重要的因素。對于具有熒光效應(yīng)的襯底薄膜：所選元素的特征譜線應(yīng)具有襯底的熒光

5、效應(yīng)；對于不具有熒光效應(yīng)的襯底薄膜：當(dāng)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(jié)果越準(zhǔn)確。3研究發(fā)展了電子探針能譜薄膜厚度的測量技術(shù)。根據(jù)電子束的穿透深度計(jì)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(qiáng)度之比（I襯底I薄膜）至“0”，對應(yīng)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