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解析シミュレーション

解析シミュレーション

1. 信号形状を変化させる要因

活性化エネルギー、頻度因子(振動項)、脱離成分の初期分子の数、昇温速度などのパラメータによって、信号形状やピーク温度などが変わります。

このことは、以下に示す昇温脱離法のモデル式から明らかです。

これらの式の意味については、「第3章 表面反応における脱離速度の算出 (pdf/635KB)」をご参照ください。

1次表面脱離反応

1次表面脱離反応

1次以外の表面脱離反応

1次以外の表面脱離反応

拡散脱離

拡散脱離

 

q(T)は脱離速度、ν0は頻度因子、D0は振動項、σ0は初期の分子の数、C0は初期濃度、nは反応次数、dは薄膜の厚さ、Eは活性化エネルギ、kはボルツマン定数、βは昇温速度、Tは絶対温度です。ψ(T)はアレニウスの式を積分したときに導かれる級数です。

 

これらの式から計算したシミュレーションデータを以下に示します。
ここではψ(T)=1としました。
各グラフの横軸は温度(K)、縦軸は脱離速度(molecs./sec)です。

 

2. 活性化エネルギーによる違い

1次脱離反応の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 1.5 2.0 2.5 3.0

頻度因子

(sec-1)

1E13 1E13 1E13 1E13
初期分子の数(molecs./cm2) 1E15 1E15 1E15 1E15
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal act001



2次脱離反応の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 1.5 2.0 2.5 3.0

頻度因子

(cm2/molesc.sec)

1E-3 1E-3 1E-3 1E-3
初期分子の数(molecs./cm2) 1E15 1E15 1E15 1E15
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal act002


拡散律速の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 0.5 0.6 0.7 0.8
振動項(cm2/sec) 1E-1 1E-1 1E-1 1E-1
初期分子の数(molecs./cm2) 1E16 1E16 1E16 1E16
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal actdif

3. 頻度因子(振動項)による違い


1次脱離反応の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 2.0 2.0 2.0 2.0
頻度因子(sec-1) 1E14 1E13 1E12 1E11
初期分子の数(molecs./cm2) 1E15 1E15 1E15 1E15
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal freq001



2次脱離反応の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 2.0 2.0 2.0 2.0
頻度因子(cm2/molecs.sec) 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5
初期分子の数(molecs./cm2) 1E15 1E15 1E15 1E15
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal freq002



拡散律速の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 0.6 0.6 0.6 0.6
振動項(cm2/sec) 1E-0 1E-1 1E-2 1E-3
初期分子の数(molecs./cm2) 1E16 1E16 1E16 1E16
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal freqdif

4. 初期分子の数による違い

1次脱離反応の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 2.0 2.0 2.0 2.0
頻度因子(sec-1) 1E13 1E13 1E13 1E13
初期分子の数(molecs./cm2) 2E15 1E15 5E14 2.5E14
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5

0.5


tds signal molec001

 

2次脱離反応の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 2.0 2.0 2.0 2.0
頻度因子(cm2/molecs.sec) 1E-3 1E-3 1E-3 1E-3
初期分子の数(molecs./cm2) 2E15 1E15 5E14 2.5E14

昇温速度(K/sec)

0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal molecdif



拡散律速の場合

 ABCD
活性化エネルギー(eV) 0.6 0.6 0.6 0.6
振動項(cm2/sec) 1E-1 1E-1 1E-1 1E-1
初期分子の数(molecs./cm2) 2E16 1E16 5E15 2.5E15
昇温速度(K/sec) 0.5 0.5 0.5 0.5

tds signal molecdif

5. 昇温速度による違い

1次脱離反応の場合

 ABC
活性化エネルギー(eV) 2.0 2.0 2.0
頻度因子(sec-1) 1E13 1E13 1E13
初期分子の数(molecs./cm2) 1E15 1E15 1E15
昇温速度(K/sec) 1/6 0.5 1.0

tds signal rate001



2次脱離反応の場合

 ABC
活性化エネルギー(eV) 2.0 2.0 2.0
頻度因子(cm2/molecs.sec) 1E-3 1E-3 1E-3
初期分子の数(molecs./cm2) 1E15 1E15 1E15
昇温速度(K/sec) 1/6 0.5 1.0

tds signal rate002



拡散律速の場合

 ABC
活性化エネルギー(eV) 0.6 0.6 0.6
振動項(cm2/sec) 1E-1 1E-1 1E-1
初期分子の数(molecs./cm2) 1E16 1E16 1E16
昇温速度(K/sec) 1/6 0.5 1.0

tds signal ratedif
 
 
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