低能电子束照射电介质样品的二次电子特性

为阐明低能电子束照射下电介质样品的二次电子电流及产额的动态特性,将蒙特卡洛法和有限差分法相结合,建立了较为准确的电子散射、俘获、输运和自洽场等过程的数值计算模型;采用一个改进二次电子检测实验平台,准确测量了二次电子电流.模拟和实验结果表明,相对于电子束脉冲照射模式,电子束连续照射会导致二次电子产额明显降低.在连续照射模式下,随着电子束照射,二次电子电流和产额逐渐减小至一个稳定值.二次电子产额受入射电子束电流的影响较小,但随样品厚度的增大而增大.本文结果为提高扫描电镜成像质量、降低带电效应提供了理论指导,而且提供了依据二次电子特性研究样品参数的新思路.     

低入射能量下电介质样品出射电子特性

近年来,低入射能量下电介质样品出射电子特性研究在电子显微成像、电子束曝光等领域得到了广泛关注。结合数值计算和实验测量,研究和分析了石英样品出射电子电流的动态变化特性及相关因素的影响。结果表明,二次电子能谱的峰值半宽度比金属样品要小,几率最大的出射能量约为2 e V。随着电子束持续照射,表面电位逐渐下降并趋于稳定,二次电子电流逐渐增大至稳定值,背散射电子电流基本保持不变。稳态二次电子电流和背散射电子电流随入射能量的变化基本保持不变,二者随束流增大近似线性增大。样品台偏压越高,二次电子电流越小,背散射电子电流基本不变。     

具有埋层结构电介质样品扫描电镜二次电子特性

采用较为全面的考虑电子散射、俘获、输运和自洽场等过程的数值模型,阐明了具有埋层结构电介质样品的扫描电镜检测机理及二次电子电流的动态特性。模拟结果表明,被沟槽界面俘获的电荷会影响空间电场分布,从而影响二次电子特性。随着电子束照射,样品表面沿着深度方向的电场强度增强,更多的二次电子返回表面,从而产生图像衬度。图像衬度随电子束能量的变化呈现极大值,而随电子束电流的增大而增大,模拟结果与实验结果基本一致。     

金属样品扫描电镜二次电子特性蒙特卡洛模拟

采用较为准确的考虑电子散射和二次电子出射过程的蒙特卡洛模型,研究了不同金属样品的二次电子产额、能谱、出射角度、出射位置,模拟二次电子成像电流和扫描电镜二次电子图像。模拟结果表明,二次电子能谱的最可几能量和峰值半宽度略高于实验结果;二次电子出射角度呈现近似的余弦分布;随着入射电子束能量的提高,二次电子出射范围越大,对应二次电子图像的分辨率降低,但会提高图像衬度;二次电子收集器电压越高,二次电子成像电流越大。模拟得到的扫描电镜二次电子图像与实验结果较为接近。     

电子束照射电介质厚样品的带电动态特性

采用较为准确的考虑电子散射、输运、俘获以及自洽场的数值计算模型,研究了电子束照射电介质厚样品的动态带电特性,并采用一个实验平台测试样品的电子产额。结果表明,由于电子的迁移和扩散,空间电荷呈现在散射区域内为正、区域外为负的分布特性。随着电子束照射,表面电位逐渐下降并趋于稳定值,电子总产额逐渐增大并趋近于1,暂态过程因此趋于平衡。表面电位随入射电子束能量的增大而下降,随入射电子束电流增大而略微下降。对于不规则表面样品,表面倾斜角度越大,表面电位越高。     

低能电子束照射集成电路芯片时的静态电容衬度分析

在研究低能电子束照射绝缘物时在二次电子返回特性的基础上,通过绝缘物表面照射微区和衬底之间的有效电容,获得了表面电位和二次电子信号电流在表面电荷积累过渡过程中随照射条件的变化关系,建立了电子束照射覆盖有绝缘膜的IC芯片时形成静态电容衬度的理论模型.从理论上分析了电子束照射条件和芯片内部形貌、材料参数对静态电容衬度的影响,解释了在扫描电镜实验中的最大衬度现象及其对应的最佳电子照射条件.     

低能电子束照射集成电路芯片时的静态电容衬度分析

在研究低能电子束照射绝缘物时在二次电子返回特性的基础上,通过绝缘物表面照射微区和衬底之间的有效电容,获得了表面电位和二次电子信号电流在表面电荷积累过渡过程中随照射条件的变化关系,建立了电子束照射覆盖有绝缘膜的IC芯片时形成静态电容衬度的理论模型.从理论上分析了电子束照射条件和芯片内部形貌、材料参数对静态电容衬度的影响,解释了在扫描电镜实验中的最大衬度现象及其对应的最佳电子照射条件.     

数百eV低能电子束照射电介质样品带电效应

结合数值模拟和实验测量,以石英样品为例,研究了低于1keV的低能电子束照射下的动态带电特性。结果表明,使得电子总产额σ为1的第一临界能量约为200eV;随着电子束照射,表面电位逐渐趋于稳定;σ逐渐增大至一个略小于1的稳定值。随着电子束能量的增大,σ从不同初始值变化到相同稳定值的暂态时间基本不变;表面电位随电子束能量变化在约600eV时呈现一个极大值。随着束流的增大,暂态过程更容易趋于稳定。     

绝缘膜负带电时的表面局部电场与二次电子返回特性

为分析IC多层版图扫描电镜(SEM)对准检测所利用的负带电成像原理,采用Mott弹性散射截面和修正的Bethe非弹性碰撞公式,对点照射入射电子在绝缘膜中的散射过程进行了Monte Carlo模拟,得到负带电绝缘物表面的局部电位分布.在此基础上计算了二次电子从表面出射后在局部场作用下的运动轨迹,获得了SEM像的二次电子信号电流.结果表明,在弱负带电条件下,照射点处表面电位越低,返回表面的二次电子就越多,对应的二次电子信号电流越弱.此结果与SEM实验中图像亮度随照射时间的变化规律相符.     

绝缘膜负带电时的表面局部电场与二次电子返回特性

为分析IC多层版图扫描电镜(SEM)对准检测所利用的负带电成像原理,采用Mott弹性散射截面和修正的Bethe非弹性碰撞公式,对点照射入射电子在绝缘膜中的散射过程进行了Monte Carlo模拟,得到负带电绝缘物表面的局部电位分布.在此基础上计算了二次电子从表面出射后在局部场作用下的运动轨迹,获得了SEM像的二次电子信号电流.结果表明,在弱负带电条件下,照射点处表面电位越低,返回表面的二次电子就越多,对应的二次电子信号电流越弱.此结果与SEM实验中图像亮度随照射时间的变化规律相符     

电子跳跃结构场发射阴极的电子通过率研究

针对一种基于二次电子发射的跳跃电子阴极三极管结构进行了研究,这种特殊结构可以有效地提高了电子注电流密度。并减小受残余气体离子的对阴极轰击造成的阴极发射跌落。对应用碳纳米管场发射的跳跃电子阴极的三极管结构的电子通过率的研究,提出了的栅网上蒸镀高二次电子发射系数的介质膜的方法,可以有效地解决栅网的截获问题,提高电子通过率。     

低能电子束对抗蚀剂曝光的Monte Carlo模拟

考虑二次电子的产生和散射，利用Monte Carlo方法模拟了具有高斯分布特征的低能入射电子束斑在抗蚀剂中的散射过程，分别得到了电子束在抗蚀剂中的穿透深度和能量沉积的分布图。发现在能量小于2．5keV范围内的模拟结果与实验结果相吻合，这比用传统的不考虑二次电子的Bethe公式得到的模拟结果更加符合实际的电子散射过程，精度更高。另外还发现电子束能量越低，曝光的分辨率和效率越高，这一结果也与实验相吻合。结果表明，二次电子的产生和散射对电子束曝光起了重要的作用，需考虑它们的影响。     

Irradiation effects on passivated NMOS-transistors caused by electron beam testing

Up to now for electron beam testing of passivated integrated circuits a high energetic electron beam is used, which shorts the passivation layer and enables the measurements of the voltage signals at the covered conductor tracks. Experiments at passivated NMOS-transistors show, however, that though using the lowest primary electron energy possible to build up the necessary conductive channel even low electron irradiation doses give rise to significant changes of the device characteristics. Therefore this way has to be excluded for electron beam testing of passivated integrated MOS-circuits.     

Investigation of field-emitted electron beam behaviors using a line collector in a triode electron gun system

The performance of a field-emission scanning electron microscope (SEM) is primarily dependent on the characteristics of the electron source. Field-emission electron sources provide a high current density, which can be used to produce a beam that can be focused through an electrostatic lens. Using a single 〈1 1 1〉 crystalline tungsten tip, we fabricated and tested a field emitter having a 91 nm radius and a stability under 14%. In this electron source, two electrostatic lenses consisting of 1st and 2nd anodes were designed and implemented and their performance dependence on variations in electrode shape, position, and applied voltage was investigated using a first-order finite-element method simulation. We also developed a line collector capable of measuring beam distribution and quantifying shifts in the electrical optical axis to characterize the behavior of a field-emitted electron beam as focused by an electrostatic optical system.     

电子束辐照制备钼酸锰纳米材料

在透射电子显微镜中,利用电子束辐照诱导的方法合成了钼酸锰片状纳米材料.研究发现在电子束辐照前,由于Mn、O等的相对含量不同样品可以分为两类.其中Mn和O含量较低的样品经电子束辐照后的产物为Mn2 Mo3 O8纳米片和MoO2纳米颗粒.而Mn和O含量较高的则主要生成六角结构的新相Mnx Mo3 O8.进一步分析发现,Mnx Mo3 O8的生成可能是因为样品中Mn相对含量较高,导致Mn、Mo和O原子层堆垛方式发生了改变.同时也初步确定了MnxMo3O8的晶胞参数为aH2=0.59 nm,cH2=6.24 nm.研究结果不仅提供了利用电子束辐照制备钼酸盐纳米材料的新方法,同时也促进了对钼酸锰材料的认识.     

X射线辐照下材料电子发射特性的模拟

稳态 X 射线管是一种重要的 X 射线辐照模拟装置,在辐照效应等研究领域有重要应用。采用蒙特卡罗模拟方法计算了 50 kV,150 kV 和 225 kV 管电压下的 X 射线能谱,并对 X 射线辐照下电子发射进行了模拟;研究了准直孔直径分别为 2 mm,4 mm 和 6 mm 条件下 X 射线的焦斑分布和电子发射弥散情况,以及不同能谱的 X 射线轰击到聚乙烯、聚酰亚胺、Si、SiO₂、Cu、Ta 和 W等样品上产生的电子发射能谱和电流强度等特性,为 X 射线辐照下材料电子发射特性的实验研究和设计提供一定的理论基础和指导。     

The effect of high energy electrons during the growth of ZnSe and ZnMgSe by molecular beam epitaxy

Electron irradiation during reflection high-energy electron diffraction is shown to affect the growth of ZnSe and ZnMgSe by molecular beam epitaxy. The high-energy electrons produce an electron stimulated desorption effect during growth of ZnSe which primarily affects adsorbed Se. Se desorption rates under electron irradiation are shown to be significantly larger than thermal desorption rates. Electron irradiation also decreases ZnSe growth rates under Zn-rich conditions. The decrease in growth rate can be suppressed by either growth under Se-rich conditions or by using high-index substrate orientations, in this case (211)B. High-energy electron irradiation does not alter composition during the growth of ZnMgSe.     

毫米波带状注电子枪的设计方法

利用理论分析和仿真模拟相结合的方法对带状电子注的产生进行了系统的研究,并提出了一种带状注电子枪的设计方法.首先通过理论分析,提出了一种计算带状注电子枪结构参数的迭代算法,即根据注电压、注电流、电子注注腰处半厚度、阴极半厚度和阴极宽度,计算出带状注电子枪的阴极柱面半径、阴阳极间距、阳极柱面半径和射程等主要参数;在此基础上,通过仿真模拟,为毫米波真空电子器件设计了一种带状注电子枪.