專利名稱：一種確定中低能電子非彈性散射的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種確定中低能電子非彈性散射的方法。
背景技術(shù)：
電子束與物質(zhì)的相互作用是凝聚態(tài)物理研究中的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域，主要應(yīng)用于電子顯微學(xué)(如掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM))、表面電子能譜(俄歇電子能譜、電子能量損失譜等)、電子探針微分析、電子束光刻、電子束焊接、電子束蒸發(fā)沉積薄膜制備、電子束固化技術(shù)。在電子顯微學(xué)和表面電子能譜中電子束作為探針轟擊樣品，在材料內(nèi)通過(guò)電子的散射產(chǎn)生表征材料性質(zhì)的各種特征信號(hào)，從而可獲得材料的晶體結(jié)構(gòu)、 組成成分、電子結(jié)構(gòu)、表面形貌、內(nèi)部缺陷等各種微觀性質(zhì)。所以，電子束與物質(zhì)的相互作用構(gòu)成了許多檢測(cè)和分析工具的基礎(chǔ)。電子束與物質(zhì)的相互作用可看作電子在固體中的輸運(yùn)和散射兩個(gè)過(guò)程。電子入射固體后，電子與固體中的原子或分子發(fā)生一系列碰撞，并按某種規(guī)律隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向不斷發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為散射。電子在材料中的散射分為兩類彈性散射和非彈性散射。 彈性散射改變散射電子的角度和位置，非彈性散射使電子的一部分能量傳遞給發(fā)生碰撞的原子或分子，電子能量降低，電子運(yùn)動(dòng)方向也發(fā)生變化。非彈性散射中被激發(fā)出的粒子攜帶著與物質(zhì)材料相關(guān)的信息，因此常被用來(lái)作為電子能譜學(xué)中的收集信號(hào)。非彈性散射精確描述的關(guān)鍵是獲得精確的非彈性散射截面及散射角。目前已經(jīng)提出了多種散射模型描述非彈性散射，其中Perm提出了利用介電函數(shù)處理的非彈性散射模型，由于它可以充分利用電子與金屬相互作用的已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果，準(zhǔn)確計(jì)算非彈性散射截面，Perm介電模型成為現(xiàn)在描述散射能量低于IOkeV的非彈性散射的最常用的方法之一。在Perm介電模型中，由于Lindhard能量損失函數(shù)的復(fù)雜性，實(shí)際上很難通過(guò)直接積分得到能量損失函數(shù)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，Perm提出了單極近似方法。在單極近似下，忽略電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生對(duì)Lindhard介電函數(shù)的貢獻(xiàn)，認(rèn)為單個(gè)能量損失函數(shù)項(xiàng)只有沿著等離子體激元色散曲線才有貢獻(xiàn)，采用沖擊函數(shù)描述Lindhard介電函數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種確定中低能電子非彈性散射的方法，其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)電子發(fā)生非彈性散射前的電子能量E和非彈性散射中轉(zhuǎn)移的能量ΔΕ，確定與電子相互作用的等離子體激元的中心頻率上限ωω;(2)根據(jù)材料的光學(xué)能量損失函數(shù)在離散能量點(diǎn)上的值Lii{-1/￡(Ep)}，確定^以內(nèi)離散能量點(diǎn)上的權(quán)重函數(shù)W( Δ E，Epk)，Effl為中心頻率上限對(duì)應(yīng)的能量上限；(3)根據(jù)離散能量點(diǎn)上的權(quán)重函數(shù)W(AE，Epk)，按照線性插值的方法確定各等離子體激元與電子相互作用的0階貢獻(xiàn)/廣和1階貢獻(xiàn)P ；(4)利用步驟(3)中得到的等離子體激元與電子作用的貢獻(xiàn)，確定轉(zhuǎn)移能量為ΔΕ的微分非彈性散射截面，并確定發(fā)生非彈性散射后的原電子散射角θ IE及產(chǎn)生的二次電子散射角 G SE。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定中低能電子非彈性散射的方法，其特征在于所述步驟⑴中的^ =4/1 根據(jù)下式獲得，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定中低能電子非彈性散射的方法，其特征在于所述步驟⑵中的W(AE，Epk)通過(guò)以下步驟獲得定義電子與中心頻率為Ep的等離子體激元作用的權(quán)重函數(shù)W(AE，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定中低能電子非彈性散射的方法，其特征在于所述步驟(3)中各等離子體激元與電子相互作用的0階貢獻(xiàn)/丨…和1階貢獻(xiàn)P通過(guò)下式計(jì)算獲得
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定中低能電子非彈性散射的方法，其特征在于所述步驟中的微分非彈性散射截面
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種確定中低能電子非彈性散射的方法，包括確定與電子互相作用的等離子體激元的中心頻率上限的步驟；確定離散能量點(diǎn)上等離子體激元與電子相互作用的權(quán)重函數(shù)的步驟；確定各等離子體激元與電子相互作用的0階貢獻(xiàn)和1階貢獻(xiàn)的步驟；和確定非彈性散射的散射截面和散射角的步驟。采用本發(fā)明所述方法可以快速、精確的獲得電子與固體相互作用發(fā)生非彈性散射的散射截面和散射角。
文檔編號(hào)G01N23/00GK102507608SQ20111029133
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者崔萬(wàn)照, 張娜 申請(qǐng)人:西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所