高分辨二次电子像中的成分衬度

从理论上阐明了获得高分辨二次电子成分衬度像的原理、条件和方法，并作了细致的实验验证，空间分辨率为３．３ｎｍ（Ｖ０＝５ｋＶ），原子序数分辨率为０．０３Ｚ。实验研究样品为分子束外延ＡｌＧａＡｓ量子阱激光器，其分层结构的最小层宽为７ｎｍ，测得的层宽和透射电镜测量结果相吻合，由于透射电镜制样的复杂和困难，高分辨扫描电镜二次电子成分衬度像观测方法具有重要的理论意义和实用价值     

高分辨二次电子像中的成份衬度

高分辨二次电子像中的成份衬度徐军陈文雄张会珍（北京大学电镜实验室，北京１００８７１）在传统的扫描电子显微学的概念中，二次电子像中包含的是形貌衬度，而背散射电子像中包含的是成份衬度。但实际上二次电子的产额是和样品的成份有关的，不过样品表面极易玷污，样品...     

半导体二次电子像中的掺杂衬度

本文详细评述和介绍了近几年来国际上关于扫描电镜二次电子像中的掺杂衬度方面的实验和理论研究成果，总结了实验中发现的各种现象，并用电离能的观点对所有这些现象作出了理论上的解释，并指出了这种技术的应用前景。     

高分辩二次电子像中的成分衬度

从理论上阐明了获得高分辩二次电子成分衬底像的原理，条件和方法，并作了细致的实验验证，空间分辩率为３．３ｎｍ，原子序数分辩率为０．０３Ｚ。实验研究样品为分子束外延ＡｌＧａＡｓ量子阱顺，其分层结构的最小层宽为７ｎｍ，测得的层宽和透射电镜测量结果相吻合，由于透射电镜制样的复杂和困难，高分辩扫描电镜二次电子成分衬度像观测方法具有重要的理论意义和实用价值。     

二次电子像质量

扫描电镜(SEM)中，一幅高质量的图像应该满足三个条件：一是分辨率好，显微结构清晰可辨；二是衬度适中，图像中无论是黑区还是白区的细节都能看清楚；三是信噪比好，没有明显的雪花状噪声。其中分辨率是最重要的指标。多年来为提高分辨率进行了不懈的努力，今天已达到0．6nm。     

复杂形貌试样的扫描电镜成像衬度模拟

Monte Carlo方法可用于模拟计算扫描电子显微学中材料的表面形貌像衬度，通过模拟电子在试样内部和表面附近的散射和输运过程，从而得到二次电子和背散射电子的信号，它们既反映了试样的表面形貌特征，在一定程度上还表征了试样的内部成分和结构差异。     

湿法腐蚀研究PVT法生长的SiC单晶中的位错

采用湿法腐蚀对不同电阻率的4H-SiC衬底进行腐蚀。观察发现,对于同一类型缺陷,低电阻率衬底的缺陷腐蚀坑尺寸比高电阻率衬底的小1~2倍,证明氮元素掺杂的低电阻率SiC衬底的腐蚀速率更低。通过显微镜观察腐蚀后的衬底,对六边形的螺位错(TSD)、近圆形的刃位错(TED)和贝壳形的基平面位错(BPD)腐蚀坑进行了分析。对比了TSD与微管腐蚀坑形貌的区别,虽然两种缺陷腐蚀坑都具有六边形形貌,但微管腐蚀坑尺寸比TSD腐蚀坑大1.4倍左右。通过对位错密度的统计,发现目前4H-SiC衬底中主要的位错为TED和BPD,而TSD密度相对较低,仅为420 cm-2。     

PVT法碳化硅单晶生长系统的热场模拟

为了分析物理气相传输法碳化硅单晶生长系统中的温度分布,采用Matlab软件对PVT工艺中的热场进行了模拟。以能量方程为基础分析了由传导和辐射这两种传热方式所决定的系统的热量分配;采用有限元素法对所建立的描述连续函数的偏微分方程进行数值化离散;应用迦辽金加权残值法对由近似函数表征的离散方程转化为矩阵方程的形式;设计了平均算法计算出了系统的温度分布。更好地了解了碳化硅晶体生长过程的物理实质,以便更有效地改进生长系统,优化工艺参数。     

PVT法CdS单晶生长

Based on the physical vapor transport （PVT） method, the growth of large-size CdS crystals inside a vertical semi-closed tube is studied. Firstly, in order to ensure 1D diffusion-advection transport, multi-thin tubes are used in the growth tube. The XRD spectra of the CdS crystal grown in this configuration indicates that the crystal quality has clearly been improved, where the FWHM is 58.5 arcsec. Secondly, theoretical and experimental growth rates under different total pressures are compared; the results show that the experiential growth rate equation is valid for our semi-tube growth, and it could be used to estimate the growth rate and maximum growth time under different total pressures.     

模拟扫描电镜像衬度的体构件Monte Carlo方法

利用Mollte Carlo计算方法可以模拟电子束与样品的相互作用过程,从而了解扫描电子显微学中信号的产生机制,本工作中,我们采用体构件法来产生复杂试样的几何构型,利用光线追踪算法求得散射事件间的步长抽样修正。电子散射的物理模型则采用Mott散射截面描述电子与原子间的弹性相互作用,以及用介电函数理论描述电子与固体的非弹性相互作用,同时还考虑到了二次电子的级联产生过程．以此,我们模拟计算出了若干复杂几何体的二次电子像和背散射电子像。     

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。     

PVT法生长大直径SiC晶体粉源的热特性及对生长的影响

研究了SiC粉料的空隙率对晶体生长的影响.分析比较了当粉料取不同空隙率时粉料中以及生长腔内温度分布的异同,并结合实验研究了生长腔内等温线的不同形状和生长晶体表面形貌之间的关系.数值计算和实验结果均表明,生长腔内等温线的形状直接决定着生长晶体的表面形貌;粉源内较大的空隙率有利于粉的有效升华和晶体的稳定生长.     

生长气体流量对SiC单晶缺陷的影响

实现了熔融KOH进行SiC体单晶择优腐蚀估测缺陷密度的方法.本文报道了采用该技术对体SiC单晶缺陷密度估测的结果.腐蚀会在Si面形成六边形腐蚀坑,在C面形成圆形腐蚀坑.腐蚀速率和蚀坑形状与SiC生长工艺有关.对在高生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其刃位错、螺位错与微管密度分别为2.82×105,94和38cm-2;对在低生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其上述缺陷密度分别为9.34×105,2和29cm-2.结果表明:随着生长气体流量的增加,由于避免了N2掺杂,刃位错密度下降.     

生长气体流量对SiC单晶缺陷的影响

实现了熔融KOH进行SiC体单晶择优腐蚀估测缺陷密度的方法.本文报道了采用该技术对体SiC单晶缺陷密度估测的结果.腐蚀会在Si面形成六边形腐蚀坑,在C面形成圆形腐蚀坑.腐蚀速率和蚀坑形状与SiC生长工艺有关.对在高生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其刃位错、螺位错与微管密度分别为2.82×105,94和38cm-2;对在低生长气流量下用PVT工艺制备的SiC样品,其上述缺陷密度分别为9.34×105,2和29cm-2.结果表明:随着生长气体流量的增加,由于避免了N2掺杂,刃位错密度下降.     

Morphology of Thick SiC Epitaxial Films Grown by the Physical Vapor Transport Method

Epitaxial SiC films were deposited on on-axis Si-face 4H-SiC(0001) substrates by the physical vapor transport (PVT) method from a SiC powder. Scanning electron microscopy (SEM) showed a surface morphology which did not have any observable growth defects or cracking. We observed hexagonal growth morphology, a typical characteristic of diffusional growth. River patterns, free from microbubbles and microvoids, were observed on the as-grown surface. Morphology observed at 45° tilt in SEM revealed growth steps and coarsening of grains. An X-ray diffraction (XRD) rocking curve measured the full-width at half-maximum (FWHM) as 51.0 arc seconds and a reciprocal space map showed a singular intense region that is attributed to the high-quality homoepitaxial SiC film.     

PVT法同质籽晶AlN晶体生长

为了获得高质量AlN晶体,通过物理气相传输(PVT)法,采用AlN籽晶进行AlN晶体生长,并通过双温区加热装置对衬底与原料之间的温差进行调节。研究结果表明,籽晶形核阶段,随着AlN籽晶与原料顶温差的减小,AlN的形核机制呈现三种模式,分别为岛生长模式、畴生长模式和螺旋位错生长模式;晶体生长阶段,通过增加AlN籽晶与原料顶温差来提高晶体生长速率,采用10℃/h的变温速率将温差从10℃增加为30℃时,AlN晶体生长模式不变,仍然保持螺旋位错生长模式,该生长模式下获得的AlN晶体结晶质量最高,(0002)面摇摆曲线半峰宽(FWHM)约为55 arcsec。     

扫描电子显微镜在栅光刻工艺中的应用

阐述了扫描电子显微镜在解决栅光刻在线监测中遇到的问题和解决过程。在充分的理论分析基础上,通过大量实验研究,克服了光刻胶在高能电子辐照下变形、变性的问题;削弱了光刻胶样品表面荷电对图像质量的影响;在观测"T"型栅的胶窗口时采用特殊的工作条件获得了三层胶的立体形貌图像,从而能够观察三层胶的内部结构。上述问题的解决和技术的改进实现了栅光刻工艺的在线监测;并为栅光刻工艺的稳定和改进、产品成品率的提高提供了大量数据和图像。     

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.     

关于Tau变分法研究电子光学成像系统的时间像差理论

本文采用新的时间像差定义,考察了"Tau变分法"研究电子光学成像系统的时间像差理论.本文表明,"Tau变分法"所给出的以微分方程形式表示的几何时间像差系数,亦可获得积分形式的表示式,证明了"直接积分法"与"Tau变分法"这两条途径殊途同归.