Monte Carlo方法研究低能电子束曝光沉积能分布规律

建立一个描述低能电子在多元多层介质中散射的物理模型,运用MonteCarlo方法模拟低能电子在靶体胶衬底中的复杂散射过程,在此基础上通过大量计算研究入射束能、胶层厚度、衬底材料等不同曝光条件对抗蚀剂沉积能密度分布的影响,获得沉积能分布规律:适量的低束能、薄胶层、低原子序数衬底可以使前散射电子对胶中沉积能密度分布的贡献增大、背散射电子的贡献减小,从而提高曝光分辨率. 关键词： 电子束曝光 MonteCarlo方法 低能电子散射 能量沉积     

低能电子束曝光中的Monte Carlo方法及沉积能分布

建立一个低能电子在多元多层介质中散射Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟计算方法，低能在多元介质中弹性散射用Ｍｏｔｔ截面描述并应用作者提出的平均散射截面方法进行模拟计算；给出多元介质中修正的Ｂｅｔｈｅ方程计算低能电子非弹性散射能量损失。计算了低能电子在电子束曝光胶中能量沉积分布。     

高能电子束对抗蚀剂曝光的Monte Carlo模拟

利用分段散射模型, 借助Monte Carlo方法模拟了具有高斯分布特征的 高能入射电子束(50keV≤E₀≤100keV)在抗蚀剂中的 散射过程, 分别得到了不同曝光条件下的电子背散射系数和能量沉积分布, 模拟结果与实验结果很好地符合. 在这一能量段, 当电子束能量越高、抗蚀剂 越薄、基片材料的原子序数越低时, 邻近效应越弱. 本文的模拟结果不仅能为高能电子束光刻工艺优化曝光条件、降低邻近效应提供理论指导, 而且能为进一步的邻近效应的校正提供更精确的数据.     

电子能量对收集极中电子束能量沉积的影响北大核心CSCD

理论分析了收集极中运动电子的失能机制和电子能量对电子束能量沉积的影响,用蒙特卡罗方法计算了不同能量下入射电子的能量沉积分布,分析了电子能量对电子束在收集极中能量沉积的影响,并据此提出了提高收集极耐电子束轰击能力的两种途径。结果表明:激发和电离是收集极中入射电子的主要失能机制;电子的能量越高,在材料中的穿透能力越强,收集极中被收集电子束的最大能量沉积密度越低。综合考虑束流密度分布对能量沉积的影响,可通过两种途径来提高收集极耐电子束轰击的能力:一是通过结构设计增大电子束的收集面积,减小收集极上被收集电子束的束流密度;二是设计高阻抗器件,增大被收集电子束的电子能量,减小收集极上被收集电子束的束流密度。     

电子束横向泵浦柱形KrF系统时电子能量沉积的数值计算与物理分析

本文对电子束横向泵浦柱形Ar、Kr、F₂混合物时电子能量沉积用SANDYL程序作了数值计算,得到了能量沉积效率与混合物总压力,电子能量和混合物成份比的关系。另外,我们还用阻止本领公式对电子、质子能量沉积效率作了粗估,并为了质子束泵浦的准分子激光的理论模拟而进行了电子、质子能量损失的比较。     

电子束放射照相的特性与参数优化

短脉冲强激光产生的电子束具有源尺寸小、脉宽窄、准单能谱等特点, 在放射照相诊断中具有独特作用. 本文通过分析电子在材料中散射并采用蒙特卡罗方法数值模拟, 研究了100 keV到几百MeV能量电子束对有厚度起伏或存在界面的靶的透视, 并与质子、X射线束透视结果比较, 给出了电子束放射照相的特性与参数优化: 基于电子在材料中非弹性散射或能量损失, 选用能量使其射程与靶厚度接近的电子束来诊断靶厚度不均匀性; 基于电子在材料中的弹性散射, 选用射程超过靶厚度的电子束来诊断靶界面.     

电子束在相对论返波管振荡器收集极上的能量沉积

在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹;研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明:随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。     

电子束在LB抗蚀层及衬底中散射轨迹的Monte—Carlo模拟

研究了高能电子束在ＬＢ膜及多层膜中的输运特性，用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ技术模拟电子在ＬＢ聚甲基丙燃酸甲酯抗蚀层及蒸镀有铬膜的硅衬中的散射轨迹，并讨论了电子束曝光刻蚀应用ＬＢ膜作抗蚀层的优越性。     

电子束能量沉积的相对论Fokker-Planck方程的计算方法

针对相对论电子束在高密度等离子体中的能量沉积过程,建立三维动量空间中快电子能量沉积的相对论Fokker-Planck方程的可计算物理模型,构造数值算法并研制数值模拟程序.通过与解析模型和蒙特卡罗模拟相比较,验证数值方法和程序的可靠性.在二维动量空间的模拟基础上,通过计算能量区间为0.5 MeV~3.5 MeV的快电子在背景密度为300 g·cm^-3的氘氚等离子体中的能量沉积过程,发现由于碰撞效应使平均散射角趋近平衡,三维动量空间计算快电子连续射程和穿透深度与二维结果基本一致.     

高能通量脉冲电子束作用下钽靶破坏初步研究

 使用Monte-Carlo程序MCNP在2维情况下模拟得到了高能通量脉冲电子束在钽金属靶中的能量沉积。根据能量沉积的模拟结果以及实验后靶上穿孔的大小和形貌,提出了电子束对不同结构钽金属靶破坏的物理机制。由于能量沉积的差异,1 mm实心靶中的热激波在一定时间内沿径向和轴向持续对靶材进行压缩,而在叠靶中这种压缩效果并不明显,因此实验后1 mm实心靶上穿孔的大小几乎是叠靶上的两倍。根据理论模型分析得到的靶材熔融喷射和层裂现象与实验结果相吻合。     

高能X光照相CCD成像系统的模糊效应

 指出了景深、可见光衍射、辐射输运是CCD图像接收系统模糊效应的3个影响因素。用MCNP方法研究了转换屏内的辐射输运，给出了不同入射光子能谱和转换屏厚度下转换屏内能量沉积随半径的变化关系。结果表明:能量沉积随转换屏厚度的增加而线性增加；辐射输运引起的模糊与光子能谱有关，但硬化谱引起的模糊随转换屏厚度的变化小于非硬化谱；转换屏内的辐射输运是CCD图像接收系统模糊效应的主要影响因素；辐射输运引起的模糊和高斯模糊是不同的。     

CH3�벻ͬ�����¶ȵľ۱�������໥����

采用分子动力学方法模拟200eV的CH3粒子轰击到不同基底温度的钨样品上,分析了C、H原子在钨表面的沉积、散射及溅射情况,结果表明C、H原子的沉降量均随入射剂量的增加而增加。在基底温度为100K时,相同入射剂量下沉积的C原子最多,而当基底温度为1200K,在入射剂量大于1.5X1016cm-2时,C原子的沉降量小于其它基底温度下的C的沉降量。CH3在轰击样品时发生了分解,各种分解情况随基底温度变化较小,其中不同基底温度下一级分解率在40%上下波动,二级分解在23%左右,而完全分解的CH3在9%左右。C、H原子的散射角主要分布在5°~85°间,散射C原子分布的最大值分布在40%~50°或50°~60°间,散射C原子分布的最小值分布在0°~10°或80°~90°间;而不同基底温度下散射H原子分布的最大值均在40°~50°间,最小值均在0°~10°间。散射C原子的能量在0~140eV之间,散射能量为0~120eV的C原子占散射总量的98%以上,散射C原子平均能量随基底温度的增加而增加,其变化从65.5eV增加到68.5eV;散射H原子的能量也在0~140eV之间,但大约70%的散射H原子能量在40eV以内,散射平均能量随基底温度的增加而减小,其变化从13.92eV减小到13.05eV。     

Efective Parameters on Energy Losses of Fast Electron in Fusion Mediums

The stopping and scattering of fast electrons in a dense plasma relevant to inertial confinement fusion(ICF)are investigated numerically with the latest improved cross section equations.Binary and collective efects are considered to determine beam transport parameters such as range,penetration depth,spreading processes as straggling and blooming versus electron energy and plasma parameters.Blooming and straggling efects,which act as consequences of scattering with statistical assumption in collisions,lead to a non-uniform,extended region of energy deposition.Finally the mean angle of deflections is calculated for diferent plasma energies.     

Effective Parameters on Energy Losses of Fast Electron in Fusion Mediums

The stopping and scattering of fast electrons in a dense plasma relevant to inertial confinement fusion (ICF) are investigated numerically with the latest improved cross section equations. Binary and collective effects are considered to determine beam transport parameters such as range, penetration depth, spreading processes as straggling and blooming versus electron energy and plasma parameters. Blooming and straggling effects, which act as consequences of scattering with statistical assumption in collisions, lead to a non-uniform, extended region of energy deposition. Finally the mean angle of deflections is calculated for different plasma energies.     

A New Simulation of Track Structure of Low-Energy Electrons in Liquid Water:Considering the Condensed-Phase Effect on Electron Elastic Scattering

A new Monte Carlo simulation of the trade structure of low-energy electrons(10keV) in liquid water is presented.The feature of the simulation is taken into consideration of the condensed-phase effect of liquid water on electron elastic scattering with the use of the Champion model,while the dielectric response formalism incorporating the optical-data model developed by Emfietzoglou et al.is applied for calculating the electron inelastic scattering.The spatial distributions of energy deposition and inelastic scattering events of low-energy electrons with different primary energies in liquid water are calculated and compared with other theoretical evaluations.The present work shows that the condensed-phase effect of liquid water on electron elastic scattering may be of the influence on the fraction of absorbed energy and distribution of inelastic scattering events at lower primary energies,which also indicate potential effects on the DNA damage induced by low-energy electrons.     

粒状磷光增感屏点扩展函数的蒙特卡罗研究

磷光增感屏的内禀性质对磷光增感屏的成像性能影响很大.基于米氏(Mie)散射理论,计算得到磷光增感屏在不同颗粒尺寸和不同颗粒堆积密度情况下的散射系数和吸收系数.然后利用Monte Carlo(MC)方法模拟了可见光光子在磷光增感屏Gd₂O₂S:Tb(GOS)内的散射和吸收事件,得到磷光增感屏内不同位置处的可见光收集效率.利用MCNP程序模拟X射线束在磷光增感屏内的能量沉积分布,得到了金属-磷光增感屏总的点扩展函数(PSF).结果表明,在兆伏X射线成像系统中,使用小颗粒尺寸和高堆积密度的GOS磷光屏,可以改善增感屏系统的空间分辨率.     

Influence of inert gas pressure on deposition rate during pulsed laser deposition

The deposition rates of permalloy and Ag are monitored during pulsed laser deposition in different inert gas atmospheres. Under ultrahigh vacuum conditions, resputtering from the film surface occurs due to the presence of energetic particles in the plasma plume. With increasing gas pressure, a reduction of the particle energy is accompanied with a decrease of resputtering and a rise in the deposition rate for materials with high sputtering yield. In contrast, at higher gas pressures, scattering of ablated material out of the deposition path between target and substrate is observed, leading to a decrease in the deposition rate. While in the case of Xe and Ar these processes strongly overlap, they are best separated in He. A He pressure of about 0.4 mbar should be used to reduce the kinetic energy of the deposited particles, to reach the maximum deposition rate and to avoid implantation of the particles. This is helpful for the preparation of stoichiometric metallic alloy films and multilayers with sharp interfaces. Received: 27 March 2002 / Accepted: 3 April 2002 / Published online: 5 July 2002     

Energy deposition model for I-125 photon radiation in water

In this study, an electron-tracking Monte Carlo algorithm developed by us is combined with established photon transport models in order to simulate all primary and secondary particle interactions in water for incident photon radiation. As input parameters for secondary electron interactions, electron scattering cross sections by water molecules and experimental energy loss spectra are used. With this simulation, the resulting energy deposition can be modelled at the molecular level, yielding detailed information about localization and type of single collision events. The experimental emission spectrum of I-125 seeds, as used for radiotherapy of different tumours, was used for studying the energy deposition in water when irradiating with this radionuclide.     

3 μm~5 μm中红外激光辐照石墨烯非线性散射实验研究

为了研究石墨烯器件在中红外波段的光限幅机理,采用化学气相沉积法制备出层数可控的石墨烯薄膜CaF2镜片,并基于MgO∶PPLN周期极化晶体搭建了全固态中红外光学参量振荡器,利用3 m~5 m波长可调谐的闲频光开展了石墨烯薄膜散射实验,测量了石墨烯薄膜的散射信号与入射光强度变化的归一化曲线。当闲频光能量超过1 J/cm2时,石墨烯被迅速汽化,电离形成的微小等离子体和石墨烯微片对入射闲频光产生多重非线性散射,散射能量信号呈现出快速非线性增长趋势,并且散射能量信号值的增长率与闲频光的入射波长成反比,与石墨烯的层数成正比关系,从而验证了石墨烯对中红外波段激光较强的非线性散射使其具有光限幅效应。