現(xiàn)代分析測試技術(shù)俄歇電子譜-文庫吧資料
2025-01-06 07:35本頁面
【正文】 eV和 eV的兩個峰。n隨著暴氧量的繼續(xù)增加： Zn LVV線形的變化更加明顯，并在低能端出現(xiàn)新的俄歇峰。 俄歇動能為 ，而俄歇動能為 。n 下圖分別是在多晶鋅表面初始氧化過程中的 Zn LVV和 O KLL俄歇譜。經(jīng)過 Ar離子濺射清潔后： 表面的 C雜質(zhì)峰基本消失；但氧的特征俄歇峰即使在濺射清潔很長時間后，仍有小峰存在 。 40固體表面清潔程度的測定結(jié)論：樣品表面的 C污染應(yīng)是在放置過程中 吸附的大氣中的污染 ；有少量 O存在于制備的 Cr薄膜層中，可能是由靶材的純度或薄膜樣品制備過程中的真空度較低有關(guān)，而 不僅僅是表面污染 。n而最簡單的方法則是 離子槍濺射樣品表面來除去表面污染物 。39固體表面清潔程度的測定 n在研究工作中，經(jīng)常需要獲得清潔的表面。n表面化學(xué)吸附以及表面化學(xué)反應(yīng)。如 表面吸附、脫附 以及 表面化學(xué)反應(yīng) 。 表面分析后的深度分析38 俄歇電子能譜的應(yīng)用舉例 n固體表面的 能帶結(jié)構(gòu) 、 態(tài)密度 等。 而在損傷區(qū) ，雖然 Si3N4薄膜的組成也是非常均勻的，但其 N/Si原子比下降到 。 結(jié)論： 這結(jié)果說明在損傷區(qū)發(fā)生了 Si3N4薄膜的分解。正常樣品區(qū)： 表面主要有 Si, N以及 C和 O元素存在。因此，利用俄歇電子能譜可以在很微小的區(qū)域內(nèi)進行選點分析。 35微區(qū)分析n選點分析 俄歇電子能譜由于采用電子束作為激發(fā)源，其束斑面積可以聚焦到非常小。 PZT/Si薄膜界面反應(yīng)后的俄歇深度分析譜 注： PZT：壓電陶瓷（鋯鈦酸鉛） 34微區(qū)分析 n 微區(qū)分析也是俄歇電子能譜分析的一個重要功能，可以分為 選點分析 ， 線掃描分析和面掃描分析 三個方面。在經(jīng)過界面反應(yīng)后，在 PZT薄膜與硅基底間形成了穩(wěn)定的 SiO2界面層 。縱坐標(biāo)： 元素的原子百分比。33深度分析右圖是 PZT/Si薄膜界面反應(yīng)后的典型的俄歇深度分析圖。 一般采用 Ar離子束 進行樣品表面剝離的深度分析方法。31局限性① 不能分析氫和氦元素；② 定量分析的準(zhǔn)確度不高 ；③ 對多數(shù)元素的探測靈敏度為原子摩爾分?jǐn)?shù) %~% ；④ 電子束轟擊損傷和電荷積累問題限制其在有機材料、生物樣品和某些陶瓷材料中的應(yīng)用；⑤ 對樣品要求高，表面必須清潔 (最好光滑 )等。④ 可進行成分的深度剖析或薄膜及界面分析。② 可分析除 H、 He以外的各種元素。對于能量為 50 eV~2 keV范圍內(nèi)的俄歇電子，逸出深度為 ~2 nm。SiO2的 Si LVV的俄歇動能為 eV, 俄歇化學(xué)位移為 eV。電負(fù)性差對 Si LVV譜的影響 2. 相鄰原子的電負(fù)性差對俄歇化學(xué)位移的影響相鄰原子的電負(fù)性差對俄歇化學(xué)位移的影響對于相同化學(xué)價態(tài)的原子 , 俄歇化學(xué)位移的差別主要和原子間的電負(fù)性差 有關(guān)。不同價態(tài)的鎳氧化物的 Ni MVV俄歇譜 27n 不論是 Si3N4還是 SiO2,其中在 SiO2和Si3N4中 , Si都是以正四價存在但 Si3N4的 SiN鍵的電負(fù)性差為 ，俄歇化學(xué)位移為 eV。 n NiO中的 Ni MVV俄歇峰的能量為 eV, 俄歇化學(xué)位移為 eV。25 一般元素的 化合價越正 ，俄歇電子動能越低 ， 化學(xué) 位移越負(fù) ；相反地，化合價越負(fù) ,俄歇電子動能越高 , 化學(xué)位移越正。n 利用這種俄歇化學(xué)位移可以分析元素在該物種中的 化學(xué) 價態(tài)和存在形式 。俄歇電子譜負(fù)峰尖銳，正峰較小23俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇化學(xué)效應(yīng)n 俄歇電子涉及到三個原子軌道能級；n 由于原子內(nèi)部外層電子的屏蔽效應(yīng)，芯能級軌道和次外層軌道上的電子的結(jié)合能在不同的 化學(xué)環(huán)境 中是不一樣的，有一些微小的差異。n微分譜將 直接譜的每一個峰轉(zhuǎn)化為一對正、負(fù)峰， 具有很高的信背比，容易識別，但會失去部分有用信息以及解釋復(fù)雜。俄歇電子能譜 由二次電子能量分布曲線看出： 俄歇信號淹沒在很大的本底和噪聲之中 。② 在低能區(qū)出現(xiàn)一個較高的寬峰，此為入射 e與原子非彈性碰撞所產(chǎn)生的二次 e，這些二次 e又鏈?zhǔn)秸T發(fā)出更多的二次級電子。n在這樣淺的表層內(nèi)逸出俄歇電子時，入射 X射線或電子束的側(cè)向擴展幾乎尚未開始，故其 空間分辨 率直接由入射電子束的直徑?jīng)Q定。18Mg的 KLL系列俄歇電子能譜（《材料物理現(xiàn)代研究方法》 P183圖 72）Z = 14 19為什么說俄歇電子能譜分析是一種表面分析方法且空間分辨率高？n大多數(shù)元素在 50~1000eV能量范圍內(nèi)都有產(chǎn)額較高的俄歇電子，它們的有效激發(fā)體積（空間分辨率） 取決于入射電子束的束斑直徑和俄歇電子的發(fā)射深度 。Z33時，俄歇發(fā)射占優(yōu)勢。 俄歇電子與熒光 X射線是兩個互相關(guān)聯(lián)和競爭的發(fā)射過程 。 實際檢測中，各種元素的主要俄歇電子能量和標(biāo)準(zhǔn)譜都可以在有關(guān)手冊中查到。橫軸為俄歇電子能量216。14 顯然，俄歇電子與特征 X射線一樣，其 能量與入射粒子無關(guān)，而僅僅取決于受激原子核外能級 ，所以，根據(jù)莫塞萊定律，可以利用此信號所攜帶的能量特征和信號強度，對試樣進行元素組成的定性定量分析。 13注意： 俄歇過程至少有兩個能級和三個電子參與，所以 氫原子和氦原子不能產(chǎn)生俄歇電子 。 12例：已知 EKNi＝ KeV， EL1Ni＝ KeV， EL2Ni＝ KeV， EL1Cu
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