擇優(yōu)濺射是深度剖析實驗中導(dǎo)致所測量元素的成分分布偏離實際的一個重要因素。

　　本文首先在廣泛應(yīng)用于濺射深度剖析定量分析的MRI 模型基礎(chǔ)上，引入了一個描述擇優(yōu)濺射效應(yīng)的參數(shù)，推導(dǎo)出了這個參數(shù)對所測量的深度剖面引起改變的一個解析式，并定量地模擬了擇優(yōu)濺射效應(yīng)在深度剖析中對深度剖面形狀和深度分辨率的影響。

　　最后，應(yīng)用拓展的MRI 模型，定量分析了Ar+ 和N2+ 濺射Ni/Cr 多層膜所得到的AES 深度剖析數(shù)據(jù)，比較了相應(yīng)的擇優(yōu)濺射比率和深度分辨率。

　　濺射深度剖析技術(shù)作為一種將離子濺射與表面元素成分表征相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)，廣泛應(yīng)用于薄膜材料的成分分布表征以及深度剖析技術(shù)的自身研究。按對材料表層的元素成分測量的不同，濺射深度剖析分為兩類，一類是分析濺射出來的元素成分，如二次離子質(zhì)譜(Secondary Ion Mass Spectroscopy; SIMS) 、輝光放電光發(fā)射譜(Glow Discharge Optical Emission Spectrometry; GDOES) 等;另一類是分析濺射后材料表面的元素成分，如俄歇電子能譜(Auger Electron Spectroscopy; AES)[5]、X- 射線光電子能譜(X- ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)等。由于濺射同信號測量過程導(dǎo)致了測量所得到的元素成分分布偏離原始(真實)情況，濺射深度剖析定量分析應(yīng)運而生，其目的是恢復(fù)原始的成分分布情況，表征其中的失真因素。S. Hofmann教授所提出的MRI(Mixing- Roughness- Information)模型已廣泛地應(yīng)用于不同深度剖析技術(shù)的定量分析中。在MRI 模型中，濺射深度同濺射時間成線性關(guān)系;而對于某些情況(因濺射材料和濺射離子而異)，擇優(yōu)濺射將嚴重破壞上述的線性關(guān)系。本文將描述擇優(yōu)濺射效應(yīng)納入到MRI 模型中，模擬計算擇優(yōu)濺射效應(yīng)的影響，并應(yīng)用于Ni/Cr 多層膜的AES 深度剖析定量分析中。

　　本文從理論上推導(dǎo)了擇優(yōu)濺射效應(yīng)連同原子混合效應(yīng)下，濺射深度剖面失真的解析表達，模擬計算了擇優(yōu)濺射效應(yīng)下，單層膜和多層膜相應(yīng)的剖面失真情況。擇優(yōu)濺射效應(yīng)可能顯著導(dǎo)致濺射深度同濺射時間的非線性關(guān)系;另一方面導(dǎo)致不同于原子混合效應(yīng)的拖尾失真特征，因濺射速率比率的不同可能優(yōu)化或劣化深度分辨率。在此基礎(chǔ)上，將以濺射速率比率r 為表征參量的擇優(yōu)濺射效應(yīng)引入到MRI 模型中，將拓展后的MRI模型應(yīng)用于深度分辨率的確定和采用不同離子(Ar+ 和N2+)濺射所獲得的Ni/Cr 多層膜的AES 深度剖析譜的定量分析中。在Ni/Cr 濺射深度剖析實例中，MRI 拓展模型很好地擬合了相應(yīng)的深度譜，并進一步確定了深度分辨率隨濺射深度的變化情況，以及相應(yīng)的濺射速率比率r(Cr/Ni)=0.9(Ar+ 濺射)和0.4(N2+ 濺射)。