蒙特卡洛模拟方法在扫描电子显微学中的应用

用于模拟固体中电子散射轨迹的蒙特卡洛方法已经在电子探针、电子束微分析和电子束光刻等领域得到极其广阔的应用。扫描电子显微学中，借助于该方法我们可以从理论上系统地研究二次电子和背散射电子的信号产生和发射过程，从而理解各种衬度形成的物理机制。     

用原子分辨电子显微像中的电子散射动力学效应建立轻原子成…

本文对作者十几年来利用高分辨电子显微学研究几种金属的初期氧化产物的结构的成果做了概要的介绍。     

电子散射参数提取的新方法

准确提取电子散射参数是确保纳米级电子束光刻邻近效应校正精度的关键。采用了一种不基于线宽测量和非线性曲线拟合的电子散射参数提取的方法。邻近效应校正的近似函数采用双高斯分布,其中η的提取是基于设计线宽变化与相应曝光剂量之间的线性关系进行拟合而得;α和β的提取则是分别根据前散射和背散射的范围设计特定的提取版图,并根据电子束邻近效应产生的特殊现象进行参数值的确定。根据此方法提取了150nm厚负性HSQ抗蚀剂层在50kV入射电压下的散射参数,并将其应用于邻近效应校正曝光实验中,很好地克服了电子束邻近效应的影响,验证了此方法提取电子束曝光邻近效应校正参数的实用性及准确性。     

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。     

中低能电子被分子散射总截面的计算

用光学势描述电子与构成分子的各原子的相互作用，根据可加性规则（ａｄｄｉｔｉｖｉｔｙｒｕｌｅ），对入射能量为１０～９００ｅＶ的电子被多原子分子Ｃ２Ｈ２散射的总截面（即弹性＋非弹性截面）进行了计算，并将结果与实验及其它理论计算结果进行了比较。     

CSP线热轧薄板的组织演变及微观取向研究

利用背电子散射衍射（EBSD）技术，研究了3种不同厚度规格的低碳钢CSP热轧薄板的组织演变和微观取向，实验结果表明：热轧终轧组织为再结晶奥氏体和变形奥氏体的混合体；相变后的铁素体晶粒中含有亚晶和位错，导致板带的强度升高而伸长率下降。板带的最终组织中含有残留的热轧织构，织构组分较杂且弱。最终组织中的铁素体晶粒尺寸不均匀，由EBSD系统按邻域面积确定的铁素体晶粒尺寸比按形貌确定的铁素体晶粒尺寸小。     

球面波散射因子对光电子全息的影响

用于研究物质结构的光电子全息，其物理机制是光电子波在固体中的散射。在电子能量为５０～２００ｅＶ的中低能量下，不能用通常的平面波近似方法加以研究，必须考虑到光电子波的球面波本质。即使在电子能量大于５００ｅＶ的高能情况下，用平面波近似的方法也应对前向散射进行修正。本文以铜单晶薄膜为例，利用单重散射模型讨论了球面波近似模型下校正因子对光电子全息函数的影响，并与平面波近似作了比较。结果表明，对能量低于２００ｅＶ的光电子全息来说，球面波近似校正因子对前向散射和背向散射的振幅和相位都有较明显的修正。而在高能条件下，球面波近似校正因子主要影响光电子的前向散射，对背向散射的影响较小。进一步研究发现，球面波近似校正可以提高光电子全息的重视图的质量。     

用蒙特卡罗方法计算俄歇电子谱中的背散射因子

俄歇电子谱（AES）要成为样品定量分析的手段，必须考虑背散射电子与俄歇电子平均逃逸深度对俄歇电子产额的影响。本文提出一种对固体中低能电子背散射过程的简化模型，并进行蒙特卡罗计算机模拟研究，以确定背散射因子的方法，不仅可减少计算时间又能保持必要的精度，而且具有不依赖于实验测量误差的优点。以铜、银材料为实例，所得的背散射因子与文献报道相符，表明所采用的简化模型是合理的。     

扫描透射电镜中厚样品的电子散射与透过率特性的模拟研究

电子散射和电子透过率是影响厚膜样品扫描透射电镜成像及其检测应用的重要因素。本文根据样品材料中电子的弹性散射和非弹性散射模型,采用蒙特卡罗方法模拟了能量为100~300 keV的电子在微米级厚非晶薄膜样品中的散射过程,并计算了在扫描透射电镜明场模式下的电子透过率特性。电子透射厚样品的散射次数和出射角分布都由于样品厚度的增大而明显增大且展宽。所获得的电子透过率随样品厚度的变化规律与文献中实验报道一致。分析了入射电子能量、接收半张角及样品材料类型等参数对电子透过率的影响。结果表明电子透过率随着电子能量的提高而增大,随着样品材料的原子序数和密度的增大而减小。模拟结果还证实,部分电子经多重弹性散射而返回接收半张角会使电子透过率的减小偏离指数线性变化。     

Monte Carlo方法模拟低能电子束曝光电子散射轨迹

建立了一个适用于描述低能电子散射的物理模型 ,利用 Monte Carlo方法对低能电子在多元多层介质中的散射过程进行模拟 .低能电子弹性散射采用较严格的 Mott截面描述 ,为了节约机时 ,利用查表与线性插值方法获得 Mott截面值 ;低能电子非弹性散射能量损失采用 Joy修正的 Bethe公式计算 ,并对其加以改进 ,引入多元介质平均电离电位、平均原子序数、平均原子量概念 ,利用线性插值方法给出光刻胶 PMMA对应的 k值 .对电子穿越多层介质提出一种新的边界处理方法 .在此基础上运用 Monte Carlo方法模拟高斯分布低能电子束在 PMMA-衬底中的复杂散射过程 .