表面：第一章2015必威体育精装版.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 表面成分分析技术 对于表面来说，另一首要的问题是了解表面的化学成分。 俄歇电子能谱 （AES） - 表面和深度成分 电子探针（EPMA）- 表面成分 X光电子能谱（XPS) - 表面和深度成分 X射线荧光分析（XRF）- 表面成分 * 表面原子种类确定之后的另一个问题就是表面结构分析。 1)直接进行真实晶格分析的技术，包括高分辨率显微镜，场离子显微镜(FIM)和扫描隧道显微镜(STM)等。 2)直接进行倒易晶格分析的技术，包括所有的衍射实验：低能电子衍射(LEED)；反射型高能电子衍射(RHEED)；原子或分子束散射(A／MBS)；掠射角X射线衍射(GXRD)等。 3)间接进行原子结构分析的技术，包括表面增强拉曼光谱(SERS)，表面扩展的X射线吸收精细结构(SEXAFS)，光电子衍射(PHD)，电子—光子受激解吸(ESD—PSD)，X射线驻波(XRSW)，离子散射(IS)等。 * 表面结构表征 X射线衍射 （XRD） 低能电子衍射 （ LEED） 场离子显微镜 （FIM） 透射电子显微镜（TEM）（形貌、结构） --- 高能透射电子衍射（TED） 卢瑟辐背散射谱 （RBS） 紫外光电子能谱(UPS） - 表面结构和功函数 * 对于固体表面的研究还包括对表面电子态分布及其与表面结构的关系的深人了解。 光电子能谱分析是一种表面电子能态分析的重要方法。最常用的是x射线光电子能谱(XPS)和紫外线光电子能谱(UPS)。 光电子能谱所测定的是被光辐射激出的轨道电子，是现有表面分析仪器中能直接提供轨道电子结合能的唯一方法。由于轨道电子结合能的大小取决于原子种类等其他化学因素，因此光电子能谱还可以作为元素分析手段，获得元素结合状态的化学信息。 * 表面分析方法 成份分析 电子能谱：AES，XPS (UPS)，EDS 二次离子质谱：SIMS 卢瑟辐背散射谱：RBS 结构分析 X-ray 衍射，低能电子衍射(LEED)，透射电子衍射(TED) 高分辨透射电镜(HRTEM)， 表面形貌 扫瞄电子显微镜（SEM） 扫描隧道显微镜（STM） 原子力显微镜 (AFM) 近场光学显微镜 化学键合态分析 红外光谱(FTIR), 紫外可见吸收光谱，Raman 光谱 * 微观分析技术中使用的物理分析手段 入射粒子 粒子能量/keV 产生的粒子 分析手段中文名 分析手段 简写 分析目的 电子 0.02~0.2 5~100 0.3~30 1~30 0.5~10 100~400 100~400 100~400 电子 电子 电子 X-ray 电子 电子 电子 电子 低能电子衍射 高能电子衍射 扫描电子显微镜 X-ray电子能谱 俄歇电子能谱 透射电子显微镜 扫描式透射电镜 电子能量损失谱 LEED RHEED SEM EDX AES TEM STEM EELS 表面结构 表面结构 表面形貌 表面成分 表面成分 结构分析 结构和成分 区域成分 离子 0.5~2 1~15 1~15 1 5~20 1000 离子 离子 原子 X-ray 电子 离子 离子散射谱 二次离子质谱 二次原子质谱 离子诱发X射线谱 扫描离子显微术 卢瑟辐背散射谱 ISS SIMS SNMS PIXE SIM RBS 表面成分 微量元素深度 剖面 微量元素 表面结构 成分深度剖面 光子 1 1 1 激光 激光 X射线 X射线 电子 离子 光子 X射线荧光分析 X射线衍射 X射线光电子能谱 激光探针 激光诱发光发射探针 XRF XRD XPS - LEM 成分 晶体结构 表面成分 选区成分 微量元素分析 * 1.2-2 表面分析的复杂性 目前，实用表面分析所面临的问题是如何实现测量方法的规范化及测量结果的定量化，以进一步提高分析的可靠性与准确度。 * 多组元分析，只有进行基体效应修正后，才能获得准确度较高的定量数据； 手册上的数据与测量这些数据时所使用的仪器型号有关，不能将手册上的灵敏度因子用于型号不同的仪器所测得的数据的分析上； 即使是用同一仪器，由于仪器性能特别是倍增器的性能在使用过程中发生变化，所测得的峰高比也会变化。因此，要获得可靠的结果，就要在使用前对仪器进行校定； 微量的C，N、O、S、P、Cl等杂质的存在会在表面诱发化学偏析，表面成分分布与晶面取向有关； 不同探针(例如ISS和AEX、XPS)取样深度上存在差别； * 试样的复杂性 实际试样是不均匀的。真实表面的不均匀性可能是几种不均匀性的某种组合。 表面含