【正文】 KLⅠ LⅡ 俄歇電子表示最初 K能級電子被擊出， LⅠ 能級上的一個電子填入 K層空位，多余的能量傳給 LⅡ 能級上的一個電子并使之發(fā)射出來。是儀器的功函數(shù)，是一定值，約為 4eV， h?為實驗時選用的 X射線能量為已知，通過精確測量光電子的動能 Ek’ ，即能計算出 Eb 。 則： ? 此電勢將加速電子的運動，使自由電子的動能從 Ek增加到 Ek39。 2022/2/12 HNUZLP 4 表面分析方法的特點 ? 用一束“粒子”或某種手段作為探針 來探測樣品表面，探針可以是電子、離子、光子、中性粒子、電場、磁場、熱或聲波（機械力）； ? 在探針作用下，從樣品表面發(fā)射或散射粒子或波，它們可以是電子、離子、光子、中性粒子、電場、磁場、熱或聲波； ? 檢測這些發(fā)射粒子的能量、動量、荷質(zhì)比、束流強度等特征，或波的頻率、方向、強度、偏振等情況，就可獲得有關(guān)表面的信息。 ? 這些方法各有其特點，而沒有萬能的方法，針對具體情況，我們可以選擇其中一種或綜合多種方法來分析。 h?＝ Eb＋ Ek39。 ? X射線光電子能譜的有效探測深度，對于金屬和金屬氧化物是 ～ ,對有機物和聚合材料一般是 4～ 10nm。 ?對于 Z?14的元素，采用 KLL電子來鑒定； ?對于 Z14的元素，采用 LMM電子較合適； ?對于 Z?42的元素，選用 MNN和 MNO電子為佳。 (樣品厚度） 縱向：很差 FIM 橫向： 2 197。 2022/2/12 HNUZLP 37 STM工作模式 ? 恒電流模式（ CCI)： 當針尖在表面掃描時，反饋電流會調(diào)節(jié)針尖與表面的高度，使得在針尖與樣品之間的隧道電流守恒。 ? 當樣品在針尖下面掃描時，同距離有關(guān)的 “ 針尖－樣品 ” 相互作用力（既可能是引力，也可能是排斥力），就會引起微懸臂的形變，也就是說， 微懸臂的形變是對 “ 樣品－針尖 ”相互作用的直接測量 ； ? 控制針尖或樣品的 Z軸位置，利用激光束的反射來檢測微懸臂的形變，即使小于 ，只要用激光束將它反射到光電檢測器后，變成了 3～ 10nm的激光點位移， 由此產(chǎn)生一定的電壓變化，通過測量檢測器電壓對應(yīng)樣品掃描位置的變化，就可得到樣品的表面形貌圖象。 一般而言， STM適于研究導體類樣品，而難于研究絕緣樣品； 由此發(fā)展起來的 AFM克服了 STM的局限性，對導體和非導體樣品都適用； ? 由于工作原理和儀器結(jié)構(gòu)不同， AFM分辨本領(lǐng)要略低于 STM，且靈敏度和穩(wěn)定性均不如STM。 2022/2/12 HNUZLP 46 ? 輕敲式（ tapping mode)： – 它是介于接觸式和非接觸式之間新發(fā)展起來的成象技術(shù)。 它僅適用于表面非常平滑的材料。 ? 對于一種 “ 金屬－絕緣體－金屬 ”（ MIM)結(jié)構(gòu)，當絕緣層足夠薄時，就可以發(fā)生隧道效應(yīng)。 2022/2/12 HNUZLP 28 AES與 XPS的比較 性能參數(shù) XPS AES 鑒別種類與靈敏度 強 強 空間分辨率 弱 強 表面無損度 強 弱 定量分析 強 弱 化學位移 強 弱 分析速度 弱 強 2022/2/12 HNUZLP 29 掃描隧道顯微鏡（ STM） 和原子力顯微鏡（ AFM） 2022/2/12 HNUZLP 30 一、引言 ? 1981年， Bining和 Rohrer發(fā)明掃描隧道顯微鏡（ Scanning Tunnelling Microscope－ STM），1986年獲諾貝爾獎； ? 隨后，相繼出現(xiàn)了許多與 STM技術(shù)相似的新型掃描探針顯微鏡，如 Binning， Quate和 Gerber在STM的基礎(chǔ)上發(fā)明了原子力顯微鏡（ AFM） ； ? 掃描探針顯微鏡簡稱 SPM，它不采用物鏡來成象，而是利用尖銳的傳感器探針在表面上方掃描來檢測樣品表面的一些性質(zhì)； 2022/2/12 HNUZLP 31 ? 不同類型的 SPM主要是針尖特性及其相應(yīng) “ 針尖－樣品 ” 間相互作用的不同 ， 包括： – 掃描隧道顯微鏡（ STM) – 原子力顯微鏡（ AFM) – 摩擦力顯微鏡（ LFM) – 磁力顯微鏡（ MFM) – 掃描近場光學顯微鏡（ SNOM) – 彈道電子發(fā)射顯微鏡（ BEEM) 2022/2/12 HNUZLP 32 SPM對樣品表面各類微觀起伏特別敏感， 即具有優(yōu)異的縱向分辨本領(lǐng) ， 其橫向分辨率也優(yōu)于透射電鏡及場離子顯微鏡 。 2022/2/12 HNUZLP 17 2022/2/12 HNUZLP 18 ? 化學位移上的應(yīng)用 – 不同的化學環(huán)境會導致核外層電子結(jié)合能的不同 ，這在 XPS中表現(xiàn)為譜峰位置的移動，通過測量譜峰位置的移動多少及結(jié)合半峰寬，可以估計其氧化態(tài)及配位原子數(shù)； 下圖是 Cu的 XPS光電子能譜圖，顯示了不同氧化態(tài) Cu的譜峰精細結(jié)構(gòu)，可以看出，不同氧化態(tài)的銅，其譜峰位置、形狀及半峰寬都有明顯的變化。 式中 ?39。 則 h?＝ Eb＋ Ek ＋ ? 2022/2/12 HNUZLP 12 ? 當樣品置于儀器中的樣品架上時，樣品與儀器樣品架材料之間將產(chǎn)生接觸電勢，這是由于二者的功函數(shù)不同所致，若 ??39。 2022/2/12 HNUZLP 3 “表面”的概念 ? 過去， 人們 認為固體的表面和體內(nèi)是完全相同的， 以為研究它的整體性質(zhì)就可以知道它的表面性質(zhì)，但是，許多 實驗證明這種看法是錯誤的； ? 關(guān)于 “ 表面 ” 的概念也有一個發(fā)展過程，過去將 1個單位厚度看成 “ 表面 ” ，而現(xiàn)在已把 1 個或幾個原子層厚度稱為 “ 表面 ” ，更厚一點則稱為 “ 表層 ” 。 2022/2/12 HNUZLP 8 X射線光電子能譜（ XPS） 2022/2/12