[發(fā)明專利]從測量深度剖析數(shù)據(jù)直接獲取薄膜元素成分分布的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810317643.7
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108593695B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王江涌;連松友;楊智強
• 申請（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;曹江

1.一種從測量深度剖析數(shù)據(jù)直接獲取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，主要包括以下步驟：

(1)利用深度剖析技術(shù)對薄膜樣品中元素的分布進行測量，并將測量得到的強度-濺射時間譜轉(zhuǎn)換成濃度-深度譜；

(2)MRI參數(shù)的確定：包括原子混合長度、信息深度、樣品粗糙度三個參數(shù)的確定；

(3)采用正則化方法中的Tikhonov-TV方法，并結(jié)合其牛頓阻尼法進行求解，獲取原始成分深度濃度分布；

其中Tikhonov-TV方法為：運用正則化方法，將反卷積轉(zhuǎn)化為求解公式(3)(TV-Tikhonov function)的最小值

其中α是正則化參數(shù)，A是一個與深度分辨率函數(shù)相關(guān)的矩陣，X表示成分深度濃度分布，b代表歸一化信號強度；

假設(shè)一個離散化的函數(shù)表達式：

其中由公式(3)可得:

利用牛頓法對公式(9)求解，可得到公式(9)的海瑟矩陣

Hess T(X)＝A^T·A+α·L(X)+α·L'(X)·X (15)；

Tikhonov-TV方法的牛頓阻尼解法為：

令j＝0；

選擇初始迭代向量X(0)；

計算梯度:g_i＝A^T·(AX-b)+α·L(X)·X；

計算海瑟矩陣:H＝A^T·A+α·L(X)+α·L'(X)·X；

計算下降方向:S_j＝-H^-1·g_j；

算出最優(yōu)步長:τ_j＝arg min_τ0T(X^(j)+τS_j)；

計算第j+1次迭代解:X^(j+1)＝X^(j)+τ_jS_j；

更新當(dāng)前迭代次數(shù):j＝j(luò)+1；

如果當(dāng)前解符合要求，則停止；否則轉(zhuǎn)到計算梯度處繼續(xù)迭代。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述從測量深度剖析數(shù)據(jù)直接獲取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步驟(1)所述深度剖析技術(shù)包括AES、XPS、SIMS、GDOES。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述從測量深度剖析數(shù)據(jù)直接獲取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步驟(2)中所述原子混合長度的確認方法為：利用SRIM軟件及相應(yīng)的濺射條件，對樣品的膜層進行濺射模擬，取縱向岐離值作為MRI模型原子混合長度的值。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述從測量深度剖析數(shù)據(jù)直接獲取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步驟(2)中所述樣品粗糙度的確定可以為利用AFM儀器進行測量。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述從測量深度剖析數(shù)據(jù)直接獲取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步驟(2)中所述信息深度的確認方法為：對于XPS、AES深度譜，利用NIST數(shù)據(jù)庫查到相應(yīng)光電子/俄歇電子的逃逸深度值，再與其出射角的余弦相乘；對于GDOES、SIMS深度譜，信息深度為0。