薄膜制備與表面分析06

1、Qing-Yu ZhangState Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams離子散射譜離子散射譜(ISS) Ion Scatter SpectroscopyISS 引言引言 以離子作為探測束具有一些獨特的優(yōu)點，如以離子作為探測束具有一些獨特的優(yōu)點，如可得到最表層的信息，具有很高的檢測靈敏度，可得到最表層的信息，具有很高的檢測靈敏度，能給出十分豐富的表面信息等，因而得到了廣泛能給出十分豐富的表面信息等，因而得到了廣泛的應(yīng)用。離子散射譜一般分為兩種，一種是低能的應(yīng)用。離子散射譜一般分為兩種

2、，一種是低能離子散射譜，一般稱為離子散射譜離子散射譜，一般稱為離子散射譜(ISS)；另一種；另一種是高能離子散射譜，一般稱為是高能離子散射譜，一般稱為Rutherford背散射背散射譜譜(RBS)。ISS 引言引言 無論是無論是ISS還是還是RBS都是以入射離子與都是以入射離子與靶原子進行彈性碰撞為基礎(chǔ)的。根據(jù)彈性靶原子進行彈性碰撞為基礎(chǔ)的。根據(jù)彈性散射理論，分析散射或背散射所攜帶的有散射理論，分析散射或背散射所攜帶的有關(guān)靶原子的信息。關(guān)靶原子的信息。 ISS 基本原理基本原理 v 對固體表面離子散射的研對固體表面離子散射的研究，已經(jīng)有相當長的歷史了。究，已經(jīng)有相當長的歷史了。1967年年Sm

3、ith首次利用低能離首次利用低能離子散射進行了表面分析。子散射進行了表面分析。v基本思想是利用低能惰性基本思想是利用低能惰性氣體離子氣體離子(幾幾keV以下以下)與靶表與靶表面原子進行彈性碰撞，根據(jù)面原子進行彈性碰撞，根據(jù)彈性散射理論彈性散射理論，散射離子的，散射離子的能量分布和角分布與表面原能量分布和角分布與表面原子的原子量有確定的關(guān)系。子的原子量有確定的關(guān)系。 ISS分析的原理示意圖分析的原理示意圖 ISS 基本原理基本原理v通過對散射離子能量進行分析就可以得到表面通過對散射離子能量進行分析就可以得到表面單層元素組分及表面結(jié)構(gòu)的信息。由于信息來單層元素組分及表面結(jié)構(gòu)的信息。由于信息來自最表

4、層，因而自最表層，因而ISS成為研究表面及表面過程成為研究表面及表面過程的強有力的分析手段。的強有力的分析手段。 v用低能用低能(0.22 keV)的惰性氣體離子與固體相互的惰性氣體離子與固體相互作用時，可發(fā)生彈性散射和非彈性散射兩種情作用時，可發(fā)生彈性散射和非彈性散射兩種情況。選擇入射離子的能量，使之低于某一數(shù)值況。選擇入射離子的能量，使之低于某一數(shù)值后可以使其與表面主要發(fā)生彈性散射。后可以使其與表面主要發(fā)生彈性散射。 ISS 基本原理基本原理v一般情況下，若入射離子的原子量為一般情況下，若入射離子的原子量為A，則當，則當離子能量遠低于離子能量遠低于A keV時，則主要為彈性散射。時，則主要

5、為彈性散射。v同時，入射離子的能量又應(yīng)遠大于原子在靶晶同時，入射離子的能量又應(yīng)遠大于原子在靶晶格上的結(jié)合能，這樣才能認為靶上的原子是格上的結(jié)合能，這樣才能認為靶上的原子是“孤立孤立”的，的，“自由自由”的。的。v在上述條件下，可認為入射離子與靶上原子的在上述條件下，可認為入射離子與靶上原子的相互作用相當于兩個剛性球間的彈性碰撞。因相互作用相當于兩個剛性球間的彈性碰撞。因此，可以根據(jù)能量守恒和動量守恒定理，用二此，可以根據(jù)能量守恒和動量守恒定理，用二體彈性碰撞來處理。體彈性碰撞來處理。 ISS 基本原理基本原理離子散射過程離子散射過程 根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的彈性散射原理有：根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的彈性散射原理有：

6、 EE1022221112()cos(sin) 其中其中 = M2/M1， 1時取正號。時取正號。在在ISS中，通常中，通常 1，因此常用，因此常用的散射離子能量公式為的散射離子能量公式為 EEMMMM10212212221112()cos()sin ISS 基本原理基本原理v只要在已知散射角方向測得只要在已知散射角方向測得散射離子的能量分布，即可散射離子的能量分布，即可求出相應(yīng)的求出相應(yīng)的M2。vMo的離子散射譜是的離子散射譜是Smith 1967年給出的一張最初的譜年給出的一張最初的譜圖，證明了散射模型和理論圖，證明了散射模型和理論的正確性的正確性。1.8 keV的的He+, Ne+, A

7、r+所得所得到的到的Mo的離子散射譜的離子散射譜 ISS ISS譜儀譜儀 ISS裝置示意圖裝置示意圖 ISS ISS譜儀譜儀v離子散射譜儀一般包括離子源、樣品架、散射離子散射譜儀一般包括離子源、樣品架、散射離子能量分析器、離子流檢測器和超高真空系離子能量分析器、離子流檢測器和超高真空系統(tǒng)等五個基本組成部分。統(tǒng)等五個基本組成部分。vISS分析的本質(zhì)是散射離子的能量分析。因此，分析的本質(zhì)是散射離子的能量分析。因此，入射離子的類型、純度、能量分散、角分散、入射離子的類型、純度、能量分散、角分散、束斑尺寸以及能量分析器離子光學(xué)系統(tǒng)的象差束斑尺寸以及能量分析器離子光學(xué)系統(tǒng)的象差等，對等，對ISS分析都有

8、一定的影響。分析都有一定的影響。ISS ISS譜儀譜儀v入射離子的質(zhì)量越輕，碰撞后運動狀態(tài)的改變?nèi)肷潆x子的質(zhì)量越輕，碰撞后運動狀態(tài)的改變越大。因此，最常選用的離子是越大。因此，最常選用的離子是 He+， 但它不但它不易分辨重元素。易分辨重元素。v例如，要區(qū)分例如，要區(qū)分98Mo和和100Mo，用，用4He+作入射離作入射離子時，在子時，在 = 90o時，要求儀器的能量分辨率為時，要求儀器的能量分辨率為0.2%。而用。而用20Ne+或或40Ar+時，只要求分辨率為時，只要求分辨率為0.6%或或0.9%。ISS ISS譜儀譜儀v各種表面分析儀器所各種表面分析儀器所采用的能量分析器大采用的能量分析器

9、大多數(shù)都可用于多數(shù)都可用于ISS分分析。析。vPHI公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的ISS/ ESCA/AES系統(tǒng)系統(tǒng),在雙在雙通通CMA中加了一個角中加了一個角分辨滾筒，可在不同分辨滾筒，可在不同的散射角上作能量分的散射角上作能量分析。析。裝有角分辨滾筒的裝有角分辨滾筒的CMA ISS ISS譜儀譜儀v在在ISS中經(jīng)常會遇到離子轟擊引起的靶面中經(jīng)常會遇到離子轟擊引起的靶面濺射而產(chǎn)生的本底噪聲，影響濺射而產(chǎn)生的本底噪聲，影響ISS 的正常的正常分析。因此，常加一個質(zhì)量過濾器濾掉分析。因此，常加一個質(zhì)量過濾器濾掉本底噪聲，如用四極濾質(zhì)器等。本底噪聲，如用四極濾質(zhì)器等。ISS ISS分析分析vISS最重要的特

10、點是其信息來自最重要的特點是其信息來自最表面層最表面層，且，且能探測能探測表面的結(jié)構(gòu)表面的結(jié)構(gòu)，因而成為研究最表層的成，因而成為研究最表層的成分和結(jié)構(gòu)的有效手段，并常用于吸附分和結(jié)構(gòu)的有效手段，并常用于吸附/解吸和發(fā)解吸和發(fā)射等表面過程的研究射等表面過程的研究;vISS對不同元素的靈敏度的變化范圍在對不同元素的靈敏度的變化范圍在310倍倍之間，分析時對表面的損傷很小。但定量分析之間，分析時對表面的損傷很小。但定量分析有一定的困難，譜峰較寬，質(zhì)量分辨本領(lǐng)不高，有一定的困難，譜峰較寬，質(zhì)量分辨本領(lǐng)不高，檢測靈敏度為檢測靈敏度為10-3。 ISS ISS分析分析vISS定性分析的基礎(chǔ)是定性分析的基礎(chǔ)

11、是根據(jù)根據(jù)ISS散射峰的位置散射峰的位置進行進行ISS識別。在識別。在ISS分析中，除了入射離分析中，除了入射離子的純度，能量離散子的純度，能量離散對譜峰有一定的影響對譜峰有一定的影響外，還有其它因素對外，還有其它因素對譜峰有一定的影響。譜峰有一定的影響。 ISS ISS分析分析 E1/E0WO40o18o0.9640.9660.7350.780入射角的影響 ISS ISS分析分析v入射角過低時，入射角過低時，峰位向高能端偏移峰位向高能端偏移，這是由于，這是由于入射角降低，多重散射的幾率增大而造成的。入射角降低，多重散射的幾率增大而造成的。同時，同時，非彈性散射會使譜峰向低能端偏移非彈性散射會

12、使譜峰向低能端偏移。v表面的凹凸不平，表面原子的熱振動等均會使表面的凹凸不平，表面原子的熱振動等均會使ISS譜峰展寬譜峰展寬，從而降低了，從而降低了ISS的質(zhì)量分辨本領(lǐng)。的質(zhì)量分辨本領(lǐng)。v提高射離子能量時，提高射離子能量時， 會增加會增加譜峰低能端的拖尾譜峰低能端的拖尾，這是因為提高入射離子的能量，增加了入射離這是因為提高入射離子的能量，增加了入射離子與第二層或更深層的散射造成的。子與第二層或更深層的散射造成的。 ISS ISS分析分析 峰高峰高是是ISS定量分析的基礎(chǔ)。檢測器接收到的定量分析的基礎(chǔ)。檢測器接收到的離子流離子流Ii+為：為：其中其中Nx為為x元素的表面密度，元素的表面密度，I0

13、為入射束強度，為入射束強度，d x/d為為x元素的微分散射截面，元素的微分散射截面，Px為散射過程為散射過程中被中和的幾率，中被中和的幾率，T為分析器的傳輸率，為分析器的傳輸率，為接為接收立體角。收立體角。 IN IP Tddxxxi+01 () ISS ISS分析分析v在低能離子散射中，在低能離子散射中，勢函數(shù)比較復(fù)雜，計勢函數(shù)比較復(fù)雜，計算時要采用一定的假算時要采用一定的假設(shè) ， 右 圖設(shè) ， 右 圖 6 - 7 是是Bingham利用利用“屏蔽屏蔽庫侖勢庫侖勢”計算的計算的4He+微分散射截面與靶原微分散射截面與靶原子序數(shù)的關(guān)系。子序數(shù)的關(guān)系。 4He+微分散射截面與靶原子微分散射截面與

14、靶原子序數(shù)的關(guān)系序數(shù)的關(guān)系 ISS ISS分析分析v中和幾率決定于電子交換過程?？赡苡兄泻蛶茁蕸Q定于電子交換過程。可能有幾種類型，都與靶原子的電子結(jié)構(gòu)有關(guān)。幾種類型，都與靶原子的電子結(jié)構(gòu)有關(guān)。(1-Px)值在值在10-2量級。微分散射截面與中量級。微分散射截面與中和幾率都與散射角，入射離子的能量有和幾率都與散射角，入射離子的能量有關(guān)。關(guān)。 ISS ISS分析分析v散射離子產(chǎn)額與入射離子散射離子產(chǎn)額與入射離子能量、靶材有關(guān)，對于不能量、靶材有關(guān)，對于不同的靶材，變化趨勢有很同的靶材，變化趨勢有很大的差異。大的差異。v由于中和幾率和微分散射由于中和幾率和微分散射截面及表面吸附原子的屏截面及表面吸附

15、原子的屏蔽效應(yīng)，使蔽效應(yīng)，使ISS在定量分析在定量分析時遇到困難。時遇到困難。 散射離子產(chǎn)額與入射離子散射離子產(chǎn)額與入射離子能量的關(guān)系能量的關(guān)系 ISS ISS分析分析對于均勻的非氧化材料，如對于均勻的非氧化材料，如i, j二元材料，可近似二元材料，可近似有：有：一般認為：一般認為： IINNPPddddijijijij11/ddddZZijij/()ISS ISS分析分析v利用標準試樣，在一定的范圍內(nèi)，可用散射離利用標準試樣，在一定的范圍內(nèi)，可用散射離子流的比值求出表面成分。子流的比值求出表面成分。v一般認為一般認為ISS譜峰面積與最外層表面原子濃度譜峰面積與最外層表面原子濃度成正比，比例系

16、數(shù)可用標準樣品確定。成正比，比例系數(shù)可用標準樣品確定。 IINNPPZZijijijij11()ISS ISS應(yīng)用應(yīng)用v ISS已廣泛應(yīng)用于表面吸附，離已廣泛應(yīng)用于表面吸附，離子誘導(dǎo)解吸，化合物的表面成子誘導(dǎo)解吸，化合物的表面成分和催化，合金表面成分及電分和催化，合金表面成分及電子轟擊引起的表面過程的研究子轟擊引起的表面過程的研究中。中。v 從清潔表面和吸附表面的譜圖從清潔表面和吸附表面的譜圖對比可以看出，對比可以看出，Ni峰比峰比Cu峰的峰的比例發(fā)生了明顯的變化，說明比例發(fā)生了明顯的變化，說明CO優(yōu)先吸附在優(yōu)先吸附在Ni原子上。原子上。 CO在在Cu-Ni合金上吸附前合金上吸附前后的后的IS

17、S譜譜ISS ISS應(yīng)用應(yīng)用v圖中圖中O峰遠高于峰遠高于C峰，說明峰，說明CO以分子形式立著吸附在以分子形式立著吸附在Ni表面表面上，且上，且O原子朝外。原子朝外。v人們還用人們還用ISS研究了銅膜氧化研究了銅膜氧化的表面反應(yīng)過程，表面原子間的表面反應(yīng)過程，表面原子間距的測量及材料表面結(jié)構(gòu)等。距的測量及材料表面結(jié)構(gòu)等。vISS在研究表面層方面，占有在研究表面層方面，占有重要的地位。重要的地位。 CO吸附在吸附在Ni(111)面上的面上的離子散射譜離子散射譜RBS 引言引言 v 1911年，年，Rutherford對鐳產(chǎn)生的對鐳產(chǎn)生的 粒子穿過金箔散射實粒子穿過金箔散射實驗進行了著名的分析，從而

18、提出并證實了原子核的存驗進行了著名的分析，從而提出并證實了原子核的存在。在。v 1957年，年，Rubin首次利用首次利用Rutherford散射原理進行了成散射原理進行了成分分析。從而開辟了分分析。從而開辟了RBS分析方法。分析方法。v 嚴格地說，嚴格地說，RBS方法主要不是用于表面分析的方法，方法主要不是用于表面分析的方法，但它是一種無損、定量分析方法，在表面層的深度分但它是一種無損、定量分析方法，在表面層的深度分析方面有相當重要的應(yīng)用價值，并可得到晶格結(jié)構(gòu)方析方面有相當重要的應(yīng)用價值，并可得到晶格結(jié)構(gòu)方面的信息，在薄膜、離子注入、擴散等方面具有廣泛面的信息，在薄膜、離子注入、擴散等方面具

19、有廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。 RBS 基本原理基本原理運動學(xué)條件：運動學(xué)條件：v入射粒子的能量比靶中原子間的結(jié)合能大得多；入射粒子的能量比靶中原子間的結(jié)合能大得多；v不能發(fā)生核反應(yīng)或共振核反應(yīng)，即入射了粒子不能發(fā)生核反應(yīng)或共振核反應(yīng)，即入射了粒子的能量有一個上限。的能量有一個上限。v在在運動學(xué)條件運動學(xué)條件下，兩個原子間的相互作用可用下，兩個原子間的相互作用可用孤立粒子的簡單彈性碰撣來描述。孤立粒子的簡單彈性碰撣來描述。 RBS 基本原理基本原理運動學(xué)因子：運動學(xué)因子：運用能量守恒和動量守恒原理，當運用能量守恒和動量守恒原理，當入射粒子的質(zhì)量入射粒子的質(zhì)量M1 M2(靶原子質(zhì)量靶原子質(zhì)量)時，運動學(xué)

20、時，運動學(xué)因子定義為因子定義為 KEEMMMMM1022122112212(sin)cos一般用靶原子的質(zhì)量數(shù)一般用靶原子的質(zhì)量數(shù)據(jù)作為據(jù)作為K下標，即下標，即 KM2RBS 基本原理基本原理 K只取決于入射粒子與靶原子的質(zhì)量片及散只取決于入射粒子與靶原子的質(zhì)量片及散射角射角 。在。在RBS中，接近中，接近180o的的 角特別引人注意，角特別引人注意，為方便起見，引入為方便起見，引入 = ，則則K按按 展開的一級近展開的一級近似為似為 因此，因此，若若E0, M1, 已知，通過測定碰撞后的能量已知，通過測定碰撞后的能量E1就能確定就能確定M2。 KMMMMMM() ()212122121RBS

21、 基本原理基本原理微分散射截面微分散射截面d /d的含意為散射粒子在探測器的含意為散射粒子在探測器中構(gòu)成信號幾率的幾何表示，定義為：中構(gòu)成信號幾率的幾何表示，定義為： 其中其中N是靶原子的體密度，是靶原子的體密度，t是靶密度，是靶密度，Q是入射是入射的粒子總數(shù)，的粒子總數(shù)，dQ是是d 內(nèi)接收到的散射粒子數(shù)。內(nèi)接收到的散射粒子數(shù)。 ddNtdQdQ11RBS 基本原理基本原理平均微分散射截面平均微分散射截面一般稱一般稱散射截面散射截面，在，在 很小的很小的情況下，情況下， d /d，散射截面是，散射截面是RBS中常使用的中常使用的值，定義為值，定義為 由此有由此有A = QNt，其中，其中A為探

22、測到的粒子總數(shù)。為探測到的粒子總數(shù)。說明，若說明，若, , Q已知，則可通過已知，則可通過A測定測定Nt。 1dddRBS 基本原理基本原理能量損失：能量損失：粒子在固體中的能量損失定義為粒子粒子在固體中的能量損失定義為粒子在單位行程中能量的減少，即在單位行程中能量的減少，即 由此有由此有若若dE/dx, E已知，則已知，則x可算出，可算出，x是粒子的入射深是粒子的入射深度。度。 dEdxExxlimxdEdxdEEE()01RBS 基本原理基本原理描述能量損失的一個更為常用量是描述能量損失的一個更為常用量是阻止本領(lǐng)阻止本領(lǐng)，定，定義為義為因此，若阻止本領(lǐng)已知，通過對因此，若阻止本領(lǐng)已知，通過

23、對RBS中的能量分中的能量分析，就可以把能量刻度轉(zhuǎn)換為深度刻度。析，就可以把能量刻度轉(zhuǎn)換為深度刻度。材料的阻止本領(lǐng)分為材料的阻止本領(lǐng)分為核阻止本領(lǐng)核阻止本領(lǐng)和和電子阻止本領(lǐng)電子阻止本領(lǐng)。 SdEdx1RBS 基本原理基本原理 在在RBS分析中，由于所使用的入射離子一般分析中，由于所使用的入射離子一般具有很高的能量（具有很高的能量（MeV）,所以核阻止本領(lǐng)所占所以核阻止本領(lǐng)所占的離子能量損失很小，一般只的離子能量損失很小，一般只考慮電子阻止本領(lǐng)考慮電子阻止本領(lǐng)的貢獻。的貢獻。 對于化合物對于化合物AmBn或相當于或相當于AmBn的混合物，的混合物，其阻止本領(lǐng)滿足其阻止本領(lǐng)滿足Bragg法則法則，

24、即，即 SmSnSnA BABmRBS 基本原理基本原理v 一定能量的粒子在介質(zhì)中運動時，要經(jīng)受許多次個別一定能量的粒子在介質(zhì)中運動時，要經(jīng)受許多次個別的原子碰撞過程而損失能量。這樣一個過程服從的原子碰撞過程而損失能量。這樣一個過程服從統(tǒng)計統(tǒng)計規(guī)律規(guī)律。v 多次原子碰撞的結(jié)果是具有同一初始能量的粒子，在多次原子碰撞的結(jié)果是具有同一初始能量的粒子，在穿過穿過 x厚度后，將不在具有完全相同的能量，使厚度后，將不在具有完全相同的能量，使RBS測量中測量中分辨能力和分辨厚度分辨能力和分辨厚度的能力受到限制，分析質(zhì)的能力受到限制，分析質(zhì)量的能力也將受到影響。在量的能力也將受到影響。在RBS分析中。分析中

25、。v 粒子能量的分離一般滿足高斯分布粒子能量的分離一般滿足高斯分布。 RBS RBS的一般特征的一般特征 表面有表面有Cu, Ag和和Au的的Si靶所得到的靶所得到的4He背散射譜背散射譜 RBS RBS的一般特征的一般特征 As注入注入Si后退火的后退火的RBS RBS RBS的一般特征的一般特征不同厚度不同厚度Ta薄膜的薄膜的4He RBS RBS RBS分析分析 v RBSRBS的實驗裝置一般包括加速器、磁分析器、準直器、的實驗裝置一般包括加速器、磁分析器、準直器、靶室、探測器及多道分析器。靶室、探測器及多道分析器。v 加速器是由產(chǎn)生離子的電離室及加速管道組成。經(jīng)過加速器是由產(chǎn)生離子的電

26、離室及加速管道組成。經(jīng)過一小段漂移管后，離子進入分析磁鐵使各種離子分離。一小段漂移管后，離子進入分析磁鐵使各種離子分離。從中選擇實驗所帶的一定能量的離子，經(jīng)過準直后進從中選擇實驗所帶的一定能量的離子，經(jīng)過準直后進入靶室。入靶室。v 測量在一定方向上散射的粒子并分析、記錄即得到測量在一定方向上散射的粒子并分析、記錄即得到RBSRBS譜，在譜，在RBSRBS譜儀中，一般用多道分析器分析粒子的能量譜儀中，一般用多道分析器分析粒子的能量和粒子數(shù)。不同道數(shù)記錄、分析的是不同能量范圍的和粒子數(shù)。不同道數(shù)記錄、分析的是不同能量范圍的粒子。粒子。 RBS RBS分析分析RBS的實驗裝置示意圖的實驗裝置示意圖

27、RBS RBS分析分析RBS RBS分析分析兩種相同原子濃度的薄膜的兩種相同原子濃度的薄膜的RBS的示意圖的示意圖 厚樣品的厚樣品的RBS示意圖示意圖 RBS RBS分析分析v重元素重元素(M)的矩形分布，在的矩形分布，在RBS中是位于能量中是位于能量座標的高能部位座標的高能部位KME，輕元素，輕元素(m)的分布起始的分布起始于于RBS中低能部位中低能部位KmE。v原子序數(shù)高，原子序數(shù)高，RBS產(chǎn)額也高；原子序數(shù)低，產(chǎn)額也高；原子序數(shù)低，產(chǎn)額也低。產(chǎn)額也低。v通過散射截面可以給出兩種元素的相對濃度通過散射截面可以給出兩種元素的相對濃度比。比。 RBS RBS分析分析含有含有O, S和和Au的的

28、C靶的靶的RBS譜譜 表面雜質(zhì)分析：表面雜質(zhì)分析：RBS RBS分析分析vRBS可用于輕元素襯底上的表面雜質(zhì)分析。從可用于輕元素襯底上的表面雜質(zhì)分析。從虛線的斜率得出道寬為虛線的斜率得出道寬為5.00 keV，截距在，截距在18 keV處，因此，探測到的能量為處，因此，探測到的能量為5.00 keV乘以乘以道數(shù)再加道數(shù)再加18 keV。v通過傾斜靶可以證實，雜質(zhì)處于表面。原理是通過傾斜靶可以證實，雜質(zhì)處于表面。原理是在傾斜靶時，在傾斜靶時，表面雜質(zhì)的信號的能量位置表面雜質(zhì)的信號的能量位置不改不改變，而非表面雜質(zhì)的信號將向低能方向移動，變，而非表面雜質(zhì)的信號將向低能方向移動，雜質(zhì)數(shù)雜質(zhì)數(shù)Nt可直

29、接從信號面積求得?？芍苯訌男盘柮娣e求得。 RBS RBS分析分析元素元素質(zhì)量質(zhì)量(amu)KiK1E0(keV) I(x10-21cm2)AI(計數(shù)計數(shù))(Nt)I(1015原子原子/cm2)方法方法A方法方法BCOSiAu1216281970.25260.36250.56570.9225505725113118450.0370.0740.2488.2001100*3904601400 20.57.20.67 20.97.40.68分析結(jié)果 測定測定Nt的另一種方法是用襯底信號為參考而求出。當襯底的另一種方法是用襯底信號為參考而求出。當襯底的質(zhì)量數(shù)大于雜質(zhì)的質(zhì)量數(shù)時，因雜質(zhì)的信號淹沒在襯底的質(zhì)

30、量數(shù)大于雜質(zhì)的質(zhì)量數(shù)時，因雜質(zhì)的信號淹沒在襯底產(chǎn)額中而不能分析襯底上的痕量雜質(zhì)。產(chǎn)額中而不能分析襯底上的痕量雜質(zhì)。 RBS RBS分析分析v 均勻雜質(zhì)的分析均勻雜質(zhì)的分析對于低濃度對于低濃度雜質(zhì)，可以認為并不影響基雜質(zhì)，可以認為并不影響基體的阻止本領(lǐng)。體的阻止本領(lǐng)。v 定義定義 為為Si基體中基體中As的阻止的阻止本領(lǐng)，則有本領(lǐng)，則有 由此求出由此求出NAs 摻摻As的的Si的的RBS SAsSiNNHESHESAsSiAsAsAsSiAsSiSiSiSiSi00 RBS RBS分析分析v當雜質(zhì)濃度足夠高或合當雜質(zhì)濃度足夠高或合金樣品時，要考慮阻止金樣品時，要考慮阻止本 領(lǐng) 的 變 化 。 應(yīng) 用本 領(lǐng) 的 變 化 。 應(yīng) 用Bragg原理，采用迭代原理，采用迭代的方法求出各自的濃度。的方法求出各自的濃度。v作為粗略的估計，當雜作為粗略的估計，當雜質(zhì)的濃度高于質(zhì)的濃度高于1%原子原子深度時，即可發(fā)現(xiàn)阻止深度時，即可發(fā)現(xiàn)阻止本領(lǐng)的變化。本領(lǐng)的變化。 有有Al膜的磁磁泡材料的膜的磁磁泡材料的RBS 名義組分名義組分Y2.45Eu0.55Ga1.2Fe3.8O12實實測為測為 Y2.5