解析模擬
1. 影響信號波形變化的因素
活化能、頻率因子(振動項)、脫離組分的初始分子數、升溫速率等參數,會改變信號形狀與峰值溫度等特性。
這一點可從下文所示的升溫脫離法模型式中得以證實。
關於這些公式的意義,⇒「第3章 表面反應中離去速率的計算 (pdf/635KB)」請參閱。
一次表面脫離反應
除一次反應外的表面脫離反應
擴散脫離
q(T)為脫離速率,ν0為頻率因子,D0為振動項,σ0為初始分子數,C0為初始濃度,n為反應階數,d為薄膜厚度,E為活化能,k為玻爾茲曼常數,β為升溫速率,T為絕對溫度。ψ(T)為阿雷尼烏斯方程式經積分後所導出的級數。
以下為根據這些公式計算所得的模擬數據。
此處設定ψ(T)=1。
各圖表的橫軸為溫度(K),縱軸為脫離速率(molecs./sec)。
2. 因活化能所致的差異
一次脫離反應的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
頻率因子(sec-1) | 1E13 | 1E13 | 1E13 | 1E13 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
二次脫離反應的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
頻率因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
昇温速度(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
擴散速率限制的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 |
振動項 (cm2/sec) | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E16 | 1E16 | 1E16 | 1E16 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
3.頻率因子(振動項)所致差異
一次脫離反應的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
頻率因子 (cm2/sec) | 1E14 | 1E13 | 1E12 | 1E11 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
二次脫離反應的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
頻率因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-2 | 1E-3 | 1E-4 | 1E-5 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
擴散律速的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
頻度項 (cm2/sec) | 1E-0 | 1E-1 | 1E-2 | 1E-3 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E16 | 1E16 | 1E16 | 1E16 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
4. 根據初始分子數量的差異
一次脫離反應的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
頻率因子(sec-1) | 1E13 | 1E13 | 1E13 | 1E13 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 2E15 | 1E15 | 5E14 | 2.5E14 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
二次脫離反應的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
頻率因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 2E15 | 1E15 | 5E14 | 2.5E14 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
擴散速率限制的情況
A | B | C | D | |
活化能(eV) | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
振動項 (cm2/sec) | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 2E16 | 1E16 | 5E15 | 2.5E15 |
升溫速率(K/sec) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
5.升溫速度造成的差異
1次脱離反応の場合
A | B | C | |
活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
頻率因子 (sec2) | 1E13 | 1E13 | 1E13 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
升溫速率(K/sec) | 1/6 | 0.5 | 1.0 |
二次脫離反應的情況
A | B | C | |
活化能(eV) | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
頻率因子 (cm2/molesc.sec) | 1E-3 | 1E-3 | 1E-3 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E15 | 1E15 | 1E15 |
升溫速率(K/sec) | 1/6 | 0.5 | 1.0 |
擴散速率限制的情況
A | B | C | |
活化能(eV) | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
頻率因子 (cm2/sec) | 1E-1 | 1E-1 | 1E-1 |
初始分子的數量(molecs./cm2) | 1E16 | 1E16 | 1E16 |
升溫速率(K/sec) | 1/6 | 0.5 | 1.0 |
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