分析仿真
1.影响信号波形的因素
信号形状和峰值温度等会因活化能、频率因子(振动项)、脱附组分的初始分子数、升温速率等参数而发生变化。
这一点从下文所示的升温脱附法的模型方程中可以清楚地看出。
关于这些公式的含义,⇒请参阅「第3章 表面反应中脱附速率的计算 (pdf/635KB)」。
一级表面脱附反应

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非一级表面脱附反应

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扩散脱离

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q(T)为脱离速率,ν0为频率因子,D0为振动项,σ0为初始分子数,C0为初始浓度,n为反应级数,d为薄膜厚度,E为活化能,k为玻尔兹曼常数,β为升温速率,T为绝对温度。ψ(T)是积分阿雷尼乌斯方程所得的级数。
下文展示了根据这些公式计算得出的模拟数据。
这里设ψ(T)=1。
各图的横轴为温度(K),纵轴为脱附速率(分子/秒)。
2.活化能带来的差异
对于一级脱离反应
| A | B | C | D | |
| 活化能力(eV) | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 频率因子(sec-1) | 1E13 | 1E13 | 1E13 | 1E13 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

对于二级脱离反应
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 频率因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

在扩散速率控制的情况下
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 |
| 振动项 (cm2/sec) | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E16 | 1E16 | 1E16 | 1E16 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

3.频率因子(振动项)带来的差异
对于一级脱离反应
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 频率因子 (cm2/sec) | 1E14 | 1E13 | 1E12 | 1E11 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
对于二级脱离反应
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 频率因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-2 | 1E-3 | 1E-4 | 1E-5 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

在扩散速率控制的情况下
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 频率项 (cm2/sec) | 1E-0 | 1E-1 | 1E-2 | 1E-3 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E16 | 1E16 | 1E16 | 1E16 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

4.根据初始分子数量的不同
对于一级脱离反应
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 頻度因子(sec-1) | 1E13 | 1E13 | 1E13 | 1E13 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 2E15 | 1E15 | 5E14 | 2.5E14 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

对于二级脱离反应
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 頻度因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 2E15 | 1E15 | 5E14 | 2.5E14 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

在扩散速率控制的情况下
| A | B | C | D | |
| 活化能(eV) | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 振动项 (cm2/sec) | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 2E16 | 1E16 | 5E15 | 2.5E15 |
| 升温速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |

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5.升温速度带来的差异
对于一级脱离反应
| A | B | C | |
| 活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 頻度因子 (sec2) | 1E13 | 1E13 | 1E13 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
| 升温速率(K/sec) | 1/6 | 0.5 | 1.0 |
对于二级脱离反应
| A | B | C | |
| 活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| 頻度因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
| 升温速率(K/sec) | 1/6 | 0.5 | 1.0 |

在扩散速率控制的情况下
| A | B | C | |
| 活化能(eV) | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 頻度因子 (cm2/sec) | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 |
| 初始分子的数量(molecs./cm2) | 1E16 | 1E16 | 1E16 |
| 升温速率(K/sec) | 1/6 | 0.5 | 1.0 |

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