电子显微学和电子能谱学中的量子蒙特卡洛方法研究

项目名称： 电子显微学和电子能谱学中的量子蒙特卡洛方法研究

项目编号： No.11274288

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 丁泽军

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 本项课题研究电子显微学以及电子能谱学（包括：扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱STEM-EELS、扫描电子显微镜SEM、反射电子能量损失谱REELS、俄歇电子能谱AES、X光电子能谱XPS）中成像模拟与定量谱分析的新理论方法。基于玻姆力学，我们将创新性地发展一种应用于这些领域的"量子Monte Carlo方法"，这种新型的方法区别于以往建立于波动力学基础上的多片层法以及建立于粒子绘景基础上的Monte Carlo电子轨迹模拟方法，它将电子的相干性有机地融于电子的玻姆粒子轨迹上，利于处理非局域性的电子衍射以及局域性和非局域性的电子非弹性散射。因此，在该理论框架下，我们可以同时考虑样品的结构信息与电子能态信息，尤其适用于定量模拟计算纳米结构体系的电子显微成像与能谱。该课题的成果有望为纳米结构的表征提供一种新型的理论分析工具。

中文关键词： 蒙特卡洛方法；扫描电子显微学；二次电子；反射电子能量损失谱；光学常数

英文摘要： This project aims to study a new theoretical method for electron microscopic image simulation and quantitative electron spectroscopy analysis, e.g. including scanning transmission electron microscopy-electron energy loss spectroscopy (STEM-EELS), scanning electron microscopy (SEM), reflection electron energy loss spectroscopy (REELS), Auger electron spectroscopy (AES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Based on Bohmian mechanics, we will innovatively develop a quantum Monte Carlo method for application to these fields. Different from other conventional methods, e.g. the multislice method based on wave mechanics and Monte Carlo simulation method based on particle description of electrons, this new type method which combines the electron interference with electron particle trajectory (Bohmian trajectory) is able to treat electron diffraction which is delocalized phenomenon and electron inelastic scattering which is either local or decalized. Therefore, under this theoretical framework we can simutaneously consider the structural information and electronic state information of the sample. This is useful for the quantitative simulation of electron microscopic image and electron spectroscopic spectra particularly for nanostructure system. The result of the project is expected to provide a new theoretical too

英文关键词： Monte Carlo method；Scanning Electron Microscopy；secondary electron；Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy；optical constants