东南大学《材料分析技术》3.1电子能谱.pptVIP

* 用电子束作为激发源的优点是：（1）电子束的强度大于X射线源多个数量级；（2）电子束可以进行聚焦，具有很高的空间分辨率；（3）电子束可以扫描，具有很强的图像分析功能；（4）由于电子束束斑直径小，具有很强的深度分析能力。 然而XAES 也具有很多优点：（1）由于X射线引发的二次电子较弱，俄歇峰具有很高的信/背比；（2）X射线引发的俄歇电子具有较高的能量分辨率；（3）X射线束对样品的表面损伤小得多。 电子束激发 (EAES)与X射线激发俄歇电子能谱(XAES)的比较 * 俄歇电子能谱的分析技术 俄歇电子能谱的定性分析 俄歇电子能谱的半定量分析 俄歇电子能谱的深度分析 俄歇电子能谱的微区分析 * 俄歇电子的能量仅与原子本身的轨道能级有关，与入射电子的能量无关，也就是说与激发源无关。 对于特定的元素及特定的俄歇跃迁过程，其俄歇电子的能量是特征的。由此，我们可以根据俄歇电子的动能用来定性分析样品表面物质的元素种类。 定性分析方法可适用于除氢、氦以外的所有元素，对未知样品的定性鉴定是非常有效的。 俄歇电子能谱的定性分析 * 由于激发源的能量远高于原子内层轨道的能量，一束电子束可以激发出原子芯能级上的多个内层轨道电子，再加上退激发过程中还涉及到两个次外层轨道的电子跃迁过程。 因此，多种俄歇跃迁过程可以同时出现，并在俄歇电子能谱图上产生多组俄歇峰。尤其是对原子序数较高的元素，俄歇峰的数目更多。 俄歇电子能谱的定性分析 * 在分析俄歇电子能谱图时，有时还必须考虑样品的荷电位移问题。一般来说，金属和半导体样品几乎不会荷电，因此不用校准。但对于绝缘体薄膜样品，有时必须进行校准。 通常以C KLL峰的俄歇动能为278.0 eV作为基准。在离子溅射的样品中，也可以用Ar KLL峰的俄歇动能214.0 eV来校准。 在判断元素是否存在时，应用其所有的次强峰进行佐证，否则应考虑是否为其他元素的干扰峰。 俄歇电子能谱的定性分析 * 金刚石表面的Ti薄膜的俄歇定性分析谱 * 表面元素的半定量分析 从样品表面出射的俄歇电子的强度与样品中该原子的浓度有线性关系，因此可以利用这一特征进行元素的定量分析。 因为俄歇电子的强度不仅与原子的多少有关，还与俄歇电子的逃逸深度、样品的表面光洁度，元素存在的化学状态以及仪器的状态有关。 AES技术一般不能给出所分析元素的绝对含量，仅能提供元素的相对含量。 AES给出的相对含量也与谱仪的状况有关，因为不仅各元素的灵敏度因子是不同的，AES谱仪对不同能量的俄歇电子的传输效率也是不同的，并会随谱仪污染程度而改变。 * 俄歇电子能谱的定量分析方法很多，主要包括纯元素标样法，相对灵敏度因子法以及相近成分的多元素标样法。 最常用和实用的方法是相对灵敏度因子法。该方法的定量计算可以用下式进行 。 ci - 第i种元素的摩尔分数浓度； Ii - 第i种元素的AES信号强度； Si - 第i种元素的相对灵敏度因子， 可以从手册上获得 表面元素的半定量分析 * 俄歇深度剖析 AES的深度分析功能是俄歇电子能谱最有用的分析功能之一。 一般采用Ar离子束进行样品表面剥离的深度分析方法。该方法是一种破坏性分析方法，会引起表面晶格的损伤，择优溅射和表面原子混合等现象。 溅射产额与离子束的能量、种类、入射方向、被溅射固体材料的性质以及元素种类有关。 * 微区分析-选点分析 400 800 1200 1600 2000 Kinetic Energy (eV) EN(E) S C Si O Si On Defect Off Defect S Map C Map * 横坐标为线扫描宽度，纵坐标为元素的信号强度。 微区分析-线扫描分析 * 样品表面的SED像 样品表面C元素的面扫描分布图 背景较暗的是金属钛基合金基底 高亮度的则是SiC纤维 在该纤维上存在B和Ti元素，表明钛基合金与SiC纤维作用形成了TiC界面物种。 微区分析-元素面分布分析 * 俄歇电子能谱AUS目录 历史背景 俄歇电子能谱的原理 俄歇电子能谱仪 俄歇电子能谱的实验方法 俄歇电子能谱的应用 * 俄歇电子能谱提供的信息 元素组成，含量，化学价态，深度分布，微区分析等信息 固体表面的能带结构、态密度 ，电子态； 表面的物理化学性质 变化 表面吸附、脱附以及表面化学反应 ； 材料组分的确定，纯度的检测，材料特别是薄膜材料的生长 等； 电子器件的失效分析，材料的腐蚀等； * ZnO表面吸附氧化研究 当暴氧量达到50 L时，Zn LVV的线形就发生了明显的变化。 俄歇动能为54.6eV的峰增强，而俄歇动能为57.6eV的峰则降低。表明有少量的ZnO物种生成。 随着暴氧量的继续增加，Zn LVV线形的变化更加明显，并在低能端出现新的俄歇峰。表明有大量