RBS理论:密度效应

正如能量损失率中讨论,探测He原子在和样品原子相遇时,会失去一定数量的能量。因此,原子间距(密度)对于探针原子及其穿越的距离(深度)所产生的能量损失会有直接的影响。

例如,RBSTi膜的分析可能会得到Ti的浓度为5.66E27 atom/cm2。为计算这个膜的厚度,就必须先假设Ti的密度。如果我们使用5.66E22 atom/cm2(块材Ti的密度),就会得到100nm的厚度。根据沉积这种Ti膜所使用的方法,实际的膜密度会比块材密度少。在这种情况下,通过使用轮廓仪或SEM来测量薄膜的厚度会比由RBS分析结果所计算的数值要高很多。

RBS的结果容易以浓度和深度的形式呈现,所以密度假设经常使用RBS分析结果转换为这种形式。应当指出的是,无论做出什么样的假设都是如此。如果RBS的厚度没有在关于所做出的假设给予适当的警告,那么,其中就会产生有关技术准确性的问题。当薄膜的实际密度和RBS分析计算中假设的密度出现重大区别时,通过RBS分析所获得的厚度就会与通过其他技术所获得的厚度出现重大偏离。

卢瑟福反散射分析理论:密度效应

值得注意的是,TRBS是通过RBS分析获得的厚度,DRBS是由RBS分析计算厚度时假设的密度,TRealDReal是实际的膜厚度和密度,atom/cm2是薄膜原子的二维浓度(在没有做出任何假设下,可以从RBS分析结果中准确计算出浓度)。RBS另一个有用的特性是RBS会提供薄膜中total atom/cm的准确浓度,如果薄膜的实际厚度可以通过另一种方法来测量,那么就可以计算出薄膜的密度。