国家自然科学基金(11175140)
- 作品数：17 被引量：39H指数：5
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- 电介质与聚合物薄膜电子束诱导电导特性
- 2020年
- 电介质、聚合物薄膜的电子束诱导电导特性是其电子显微检测以及绝缘性能研究的重要手段。基于Rutherford模型模拟电子的散射过程,利用电流连续性方程计算电荷的输运过程,采用数值计算结合实验研究了SiO2、PMMA薄膜的电子束诱导电导特性。结果表明,由于电子的输运,样品内部净电荷密度呈现近表面为正、内部为负的特性,空间电场推动电子向衬底输运,产生电子束诱导电导。电流增益随偏压的增大近似线性增大;由于电子迁移率较低,相同条件下PMMA薄膜的电流增益值远低于SiO2薄膜的相应值。诱导电导随束流呈现近似线性特性,对于本文1μm厚度的薄膜样品,电流增益随束能变化在约20 keV处呈现极大值。
- 霍志胜霍志胜蒲红斌
- 关键词：电子束辐照电流增益输运
- 混合能量电子辐照聚酰亚胺的带电特性被引量：1
- 2014年
- 针对空间中混合电子辐照聚酰亚胺所引起的航天器静电放电异常事件,以及对复杂条件下混合电子辐照聚合物的带电特性仍缺乏了解等问题,提出了符合地球同步轨道电子参考谱分布的混合电子模型。该模型主要讨论了混合电子辐照聚酰亚胺带电过程中的散射电荷分布、空间电荷分布、空间电场分布和聚合物样品参量影响下的空间电位分布。研究结果表明:在平衡态时空间电位随捕获密度和样品厚度的增大而降低,随电子迁移率的增大而升高;样品厚度对空间电位的影响明显大于电子迁移率和捕获密度的影响。
- 刘婧张海波
- 关键词：聚酰亚胺空间电荷辐照
- 电介质/半导体结构样品电子束感生电流瞬态特性
- 2020年
- 电子束照射下电介质/半导体样品的电子束感生电流(electron beam induced current,EBIC)是其电子显微检测的重要手段.结合数值模拟和实验测量,研究了高能电子束辐照下SiO2/Si薄膜的瞬态EBIC特性.基于Rutherford模型和快二次电子模型研究电子的散射过程,基于电流连续性方程计算电荷的输运、俘获和复合过程,获得了电荷分布、EBIC和透射电流瞬态特性以及束能和束流对它们的影响.结果表明,由于电子散射效应,自由电子密度沿入射方向逐渐减小.由于二次电子出射,净电荷密度呈现近表面为正、内部为负的特性,空间电场在表面附近为正而在样品内部为负,导致一些电子输运到基底以及一些出射二次电子返回表面.SiO2与Si界面处俘获电子导致界面附近负电荷密度高于周围区域.随电子束照射样品内部净电荷密度逐渐降低,带电强度减弱.同时,负电荷逐渐向基底输运,EBIC和样品电流逐渐增大,电场强度逐渐减小.由于样品带电强度较弱,表面出射电流和透射电流随照射基本保持恒定.EBIC、透射电流及表面出射电流均随束流呈现近似正比例关系.对于本文SiO2/Si薄膜,透射电流随束能的升高逐渐增大并接近于束流值,EBIC在束能约15 keV时呈现极大值.
- 李维勤霍志胜蒲红斌
- 关键词：数值模拟俘获输运
- 高能电子辐照绝缘厚样品的表面电位动态特性被引量：7
- 2015年
- 采用数值计算和实验测量相结合的方法,阐明了高能电子束照射下绝缘厚样品的表面电位和电子产额动态特性.结果表明:由于电子在样品内部的散射和输运,沿着深度方向,空间电位先缓慢下降到最小值,然后逐渐升高并趋近于零;随着电子束照射,样品的表面电位逐渐下降,可至负千伏量级,电子总产额逐渐增大至一个接近于1的稳定值;电子束停止照射后,长时间放置下,表面电位将逐渐升高,但带电并不会消除;表面电位随电子束能量的升高近似线性下降,随入射角的增大而升高,而随样品厚度的增大仅略有下降.
- 李维勤郝杰张海波
- 关键词：数值模拟
- 高能透射电子束照射聚合物薄膜的带电效应
- 2019年
- 高能透射电子束照射下聚合物薄膜的带电效应严重影响其电子显微学检测的可靠性.采用数值计算方法研究了聚合物薄膜的带电效应.基于Monte Carlo方法模拟了电子的散射过程,采用有限差分法处理电荷的输运、俘获和复合过程,获得了净电荷、内建电场、表面出射电流、透射电流等动态分布特性,分析了薄膜厚度、电子束能量对相关带电特性的影响.结果表明:由于近表面电子的出射,样品内部净电荷、空间电位沿入射方向均呈现先为正、后为负的分布特性,导致部分出射电子返回表面以及内部沉积电子向基底输运形成电子束感生电流;随着电子束照射,由于薄膜带电强度较弱,透射电流随时间保持不变,实际出射电流及样品电流分别下降和上升至一个稳定值.薄膜厚度的增加使带电过程的瞬态时间增加,引起表面电位下降以及实际出射电流、样品电流增大;电子束能量的升高使透射电流增大,样品电流减小,引起表面正电位下降及实际出射电流的减小.
- 霍志胜蒲红斌李维勤
- 关键词：数值模拟输运
- 金属规则表面形貌影响二次电子产额的解析模型被引量：5
- 2015年
- 表面形貌是影响二次电子发射特性的重要因素,但目前仍缺乏刻画这一影响规律的解析模型.本文通过分析发现表面结构的遮挡作用是影响二次电子发射特性的主要因素.基于二次电子以余弦角分布出射的规律,提出了建立表面形貌参数与二次电子产额之间定量关系的方法,并以矩形槽和三角槽为例,建立了电子正入射和斜入射时的一代二次电子产额的解析模型.将推导的解析模型与Monte Carlo模拟结果和实验结果进行了比较,结果表明本文建立的模型能够正确反映规则表面形貌的二次电子产额.本文的模型对于反映常用规则结构影响二次电子出射的规律以及指导通过表面结构调控二次电子发射特性都具有参考价值.
- 张娜曹猛崔万照胡天存王瑞李韵
- 关键词：二次电子发射解析模型
- 金属样品扫描电镜二次电子特性蒙特卡洛模拟
- 2014年
- 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。
- 汪春华李维勤
- 关键词：二次电子扫描电镜散射蒙特卡洛模拟
- 低能电子束照射电介质样品的二次电子特性被引量：6
- 2014年
- 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.
- 汪春华李维勤张海波
- 关键词：电介质电子束照射
- 电子入射角度对聚酰亚胺二次电子发射系数的影响被引量：10
- 2015年
- 采用具有负偏压收集极的二次电子发射系数测试系统,对聚酰亚胺样品的二次电子发射系数与入射电子角度和入射电子能量的关系进行了测量.测量结果表明,在电子小角度入射样品的情况下,随着入射角度的增加,二次电子发射系数单调增加,并符合传统的规律,但是在电子大角度入射时,却与此不符合.测量显示,出现偏差时对应的临界电子入射角度随着入射电子能量的降低而减小.采用简化的电子弹性散射过程和卢瑟福弹性散射截面公式对这种偏差的出现进行了分析,并推导出修正后的二次电子发射系数的计算公式.修正后的二次电子发射系数的计算结果更加符合实验结果.
- 翁明胡天存曹猛徐伟军
- 关键词：入射角聚酰亚胺电子散射
- 空间多能电子辐照聚合物充电过程的稳态特性被引量：2
- 2014年
- 空间同步轨道上多能电子辐照聚合物的充电过程及其稳态特性是研究和抑制通信卫星静电放电的基础.在同步电子散射-输运微观模型的基础上,采用具有10—400 keV积分能谱分布的多能电子辐照聚酰亚胺样品,进行了多能电子辐照聚酰亚胺充电过程的数值模拟,获得了空间电荷密度、空间电位、空间电场分布和聚合物样品参数条件下的表面电位和最大场强.结果表明,多能电子与样品发生散射作用并沉积在样品内形成具有高密度的电荷区域分布,同时在迁移和扩散的作用下输运至样品底部形成样品电流;充电达到稳态、电子迁移率较小时(小于10-10cm2·V-1·s-1),表面电位绝对值和充电强度随电子迁移率的降低明显加强,捕获密度较大时(大于1014cm-3),表面电位绝对值和充电强度随捕获密度的增大明显加强;聚合物样品厚度对表面电位和充电强度的影响大于电子迁移率、捕获密度和相对介电常数的影响.研究结果对于揭示空间多能电子辐照聚合物的充电现象及微观机理、提高航天器故障机理研究水平具有重要科学意义和价值.
- 刘婧张海波
- 关键词：聚酰亚胺稳态特性
