[发明专利]从测量深度剖析数据直接获取薄膜元素成分分布的方法

权利要求书

1.一种从测量深度剖析数据直接获取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)利用深度剖析技术对薄膜样品中元素的分布进行测量，并将测量得到的强度-溅射时间谱转换成浓度-深度谱；

(2)MRI参数的确定：包括原子混合长度、信息深度、样品粗糙度三个参数的确定；

(3)采用正则化方法中的Tikhonov-TV方法，并结合其牛顿阻尼法进行求解，获取原始成分深度浓度分布；

其中Tikhonov-TV方法为：运用正则化方法，将反卷积转化为求解公式(3)(TV-Tikhonov function)的最小值

其中α是正则化参数，A是一个与深度分辨率函数相关的矩阵，X表示成分深度浓度分布，b代表归一化信号强度；

假设一个离散化的函数表达式：

其中由公式(3)可得:

利用牛顿法对公式(9)求解，可得到公式(9)的海瑟矩阵

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

Tikhonov-TV方法的牛顿阻尼解法为：

令j＝0；

选择初始迭代向量X(0)；

计算梯度:g_i＝A^T·(AX-b)+α·L(X)·X；

计算海瑟矩阵:H＝A^T·A+α·L(X)+α·L'(X)·X；

计算下降方向:S_j＝-H^-1·g_j；

算出最优步长:τ_j＝arg min_τ0T(X^(j)+τS_j)；

计算第j+1次迭代解:X^(j+1)＝X^(j)+τ_jS_j；

更新当前迭代次数:j＝j+1；

如果当前解符合要求，则停止；否则转到计算梯度处继续迭代。

2.根据权利要求1所述从测量深度剖析数据直接获取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步骤(1)所述深度剖析技术包括AES、XPS、SIMS、GDOES。

3.根据权利要求1所述从测量深度剖析数据直接获取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步骤(2)中所述原子混合长度的确认方法为：利用SRIM软件及相应的溅射条件，对样品的膜层进行溅射模拟，取纵向岐离值作为MRI模型原子混合长度的值。

4.根据权利要求2所述从测量深度剖析数据直接获取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步骤(2)中所述样品粗糙度的确定可以为利用AFM仪器进行测量。

5.根据权利要求2所述从测量深度剖析数据直接获取薄膜元素成分分布的方法，其特征在于，步骤(2)中所述信息深度的确认方法为：对于XPS、AES深度谱，利用NIST数据库查到相应光电子/俄歇电子的逃逸深度值，再与其出射角的余弦相乘；对于GDOES、SIMS深度谱，信息深度为0。