9-纳米材料的观测之EDS.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 真空能级：电子达到该能级时完全自由而不受核的作用 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 其中激发孔穴所在的轨道能级标记在首位，中间为填充电子的轨道能级，最后是激发俄歇电子的轨道能级。 如 C KLL跃迁，表明在碳原子的K轨道能级 (1s)上激发产生一个孔穴，然后外层的L轨道能级（2s）的电子填充K轨道能级上的孔穴，同时外层L轨道能级（2p）上的另一电子激发发射。 K1s L2s L2p 俄歇跃迁可以发射出各种不同能量的俄歇电子. 当入射的电子引起K层空位后: 可能发生的K系俄歇跃迁： K-L1L1 K-L1L2 K-L2L3 ……. 当入射的电子引起L或M层空位后: 可能发生的L系或M系俄歇跃迁： L-MiMj MNN ……. 俄歇跃迁几率随着原子序数的变化如图: 1.0 aK aL aM 原子序数 0.5 对于原子序数15的轻元素的K系,以及几乎所有元素的L系和M系,俄歇电子产額都很高,因而对于分析轻元素而言,采用俄歇电子能谱的分析比较好. Z14: 采用KLL俄歇电子分析. Z14: 采用LMM俄歇电子分析. Z42: 采用MNN或者MNO俄歇电子分析. 俄歇电子能谱应用 产生俄歇电子所需要的初始电离电子能量一般在:50~1KeV范围内.入射电子的有效激发体积(空间分辨率)取决于入射电子束的直径以及俄歇电子的发射深度. 所以特别使用于分析表面氧化或者腐蚀等等…. 在这么浅的表层内,入射电子束的测向扩散还没有开始,其空间分辨率直接由入射电子束的直径来决定. 由于能够能够保持特征能量儿逸出表面的俄歇电子,发射深度仅限于表面下1nm以内深度,相当于表面的几个原子层. 应用之一：俄歇电子能谱用于表面元素的成像 Titanium Nitride Coating on Copper Top left - SEMTop right - copperBottom left - titaniumBottom right - copper/titanium overlay Secondary electron image of failure contact structures on Si surface (left) and elemental Auger maps (right). Red indicates Al, green - Si, blue - C. 纵深方向的元素分布 引言 紫外光电子能谱(UPS) X射线光电子能谱（XPS） 俄歇电子能谱（AES） 电子能谱仪简介 电子能谱仪主要由激发源、电子能量分析器、探测电子的监测器和真空系统等几个部分组成。 电子能谱仪简介 电子能谱仪通常采用的激发源有三种：X射线源、真空紫外灯和电子枪。商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，成为一个多种功能的综合能谱仪。 电子能谱常用激发源 激发源 1.Ｘ射线源 XPS中最常用的X射线源主要由灯丝、栅极和阳极靶构成。 双阳极X射线源示意图 要获得高分辨谱图和减少伴峰的干扰，可以采用射线单色器来实现。即用球面弯曲的石英晶体制成，能够使来自X射线源的光线产生衍射和“聚焦”，从而去掉伴线和韧致辐射，并降低能量宽度，提高谱仪的分辨率。 2.紫外光源 紫外光电子能谱仪中使用的高强度单色紫外线源常用稀有气体的放电共振灯提供。 UPS中的HeI气体放电灯示意图 3.电子源 电子通常由金属的热发射过程得到。电子束具有可以聚焦、偏转、对原子的电离效率高、简单易得等优点，在电子能谱中，电子束主要用于俄歇电子能谱仪，因用电子枪作激发源得到的俄歇电子谱强度较大。 常用于AES的一种电子枪 电子能量分析器其作用是探测样品发射出来的不同能量电子的相对强度。它必须在高真空条件下工作即压力要低于10-3帕，以便尽量减少电子与分析器中残余气体分子碰撞的几率。 电子能量分析器 半球形电子能量分析器 半球形分析器示意图 筒镜形电子能量分析器 筒镜分析器示意图 样品 信号发生器 锁相放大器 信号输出 前置放大 电子枪 S F q 能量大于E地电子被外壁吸收. 能量小于E地电子被内壁吸收. 连续改变U,可以获得N(E)~~E. Single-pass CMA Double-pass CMA Electron Spectroscopy: Energy Detectors Cylindrical Mirror Analyzers (CMA) use a