材料测试方法第五章-俄歇电子能谱.pdf

俄歇电子能谱(AES谱)分析 俄歇电子能谱法是用具有一定能量的电子束(或X射线) 激发样品，产生俄歇效应，通过检测俄歇电子的能量 和强度，从而获得有关材料表面化学成分和结构的信 息的方法。 AES谱的基本机理是：入射电子束或X射线使原子 内层电子电离，外层电子产生无辐射的俄歇跃迁， 发射俄歇电子，用电子能谱仪在真空中对它们进行 探测。 俄歇电子产额αK 俄歇电子产额决定俄歇谱峰强度，直接关系到元素的定量分析。 俄歇电子与荧光X射线是两个互相关联和竞争的发射过程。 对同一K层空穴，退激发过程中荧光X射线与俄歇电子的相对 发射几率，即荧光产额(ω )和俄歇电子产额( αK )满足 K α 1−ω K k 俄歇电子产额αK ①对于K层空穴，Z19 ，发射 俄歇电子的几率在90 ％以上； ②随Z的增加，X射线荧光产 额增加，而俄歇电子产额下 降； 俄歇电子产额与原子序数Z的关系 ③Z33时，俄歇发射占优势。 为什么说AES是一种表面分析方法且空间分辨率高？ 俄歇电子能量低，约为50~1000 eV ，随不同元素、不同跃 迁类型而异。俄歇电子的有效激发体积（即空间分辨率） 取决于入射束的束斑直径和俄歇电子的发射深度。 能够保持特征能量(没有能量损失)而逸出表面的俄歇电 子，发射深度仅限于样品表层以下1 nm(2~3个原子层)以 内范围，且与俄歇电子的能量及样品材料有关。 在＜1nm的表层内逸出俄歇电子时，入射束的侧向扩展几 乎尚未开始，故其空间分辨率直接取决于入射束的直径。 俄歇谱：直接谱与微分谱 直接谱：俄歇电子强度( 电 子数)]N(E)对其能量E的分 布[N(E) －E]。 微分谱：由直接谱微分而 来，是dN(E)/dE对E的分 AES谱示例(Ag的AES谱) 布[dN(E)/dE －E]。 化学位移效应 化学效应：化学环境的强烈影响导致AES谱的变化。 变化一：化学位移(峰的位置变化) 俄歇跃迁不涉及价带，化学环境 的不同导致内层电子能级发生微小 变化，造成俄歇电子能量微小变 化，表现在AES谱上为谱线位置的 微小移动。 锰和氧化锰的AES谱 锰 氧化锰 L M M 543eV 540eV 3 2,3 2,3 L M M 590eV 587eV 3 2,3 4,5 氧化锰 L M M 636eV 3 4,5 4,5 643eV 锰 锰和氧化锰的AES谱 化学位移效应 变化二：峰的位置和形状均变化 俄歇跃迁涉及到价带时，俄歇电子位移 和原子的化学环境就不存在简单的关系， 峰的位置和形状均会发生变化。 Mo C、SiC、石墨和金刚石中