《电子能谱及应用》讲义(中科大).pdf

《电子能谱及其应用》 Electron Spectroscopy with Applications 麻茂生 中国科学技术大学 目 录 第一章 表面和表面分析技术4 一、表面与表面分析4 二、电子能谱及其特点6 三、电子能谱与表面灵敏性8 四、常用表面分析技术11 1、常用表面分析方法12 2 、几种最常用表面成分分析技术比较13 第二章 电子能谱分析基础 16 一、原子能级及其表示16 二、原子的激发和弛豫效应17 1. 电离过程18 2 、弛豫过程22 三、结合能与化学位移27 1. Koopman定理27 2. 初态效应28 3. 终态效应31 4. 结合能的参考基准34 第三章 电子能谱仪构成35 一、超高真空系统(UHV) 36 二、X射线光源36 1、常规双阳极X射线源36 2 、单色化X射线源37 3、同步辐射光源38 三、电子枪38 四、离子枪39 五、电子能量分析器39 1、半球扇型分析器(HSA) 39 2 、筒镜型分析器(CMA) 41 六、检测器42 七、数据系统43 八、其它附件43 九、谱仪灵敏度和检测限43 十、静电荷电于样品的辐射损伤44 十一、谱仪能量的定标47 十二、清洁表面制备。47 第四章 定性和定量分析 49 一、电子能谱图的一般特性49 1. XPS谱图的初级结构 49 2. XPS谱图的次级结构 52 2. AES谱图的性质53 二、定性分析55 1. 元素组成鉴别: 55 三. 化学态分析56 四、定量分析58 五、深度剖析62 1、非结构破坏性深度剖析(d ~ λ) 62 2 、结构破坏性深度剖析（dλ）64 五、微区分析44 六、表面化学成像44 1、成像XPS(iXPS). 44 2 、扫描俄歇显微探针(SAM). 45 第五章 电子能谱的应用67 一、电子能谱应用引论67 二、在高分子聚合物材料中的应用68 三、在催化材料科学中的应用69 四、在冶金科学中的应用70 五、在半导体微电子技术中的应用71 六、在固体物理学中的应用72 七、在基础化学中的应用73 八、在腐蚀科学中的应用74 九、其它各种分析应用概要75 【参考文献】76 附 录77 第一章 表面和表面分析技术 一、表面与表面分析 二十世纪六十年代全金属超高真空(UHV)技术的商品化后, 极大地促进了表 面和界面科学的发展。发展出了多种表面分析技术，随后发展成为广泛使用的常 用表面分析方法。三十多年来不断有新的分析技术和方法建立，这些技术覆盖了 电子和离子谱、表面结构测定方法、以及原子成像方法。这些表面分析技术可用 以从原子、分子的微观尺度上获取更多表面组成与性质的基本知识。自二十世纪 七十年代以来，随着世界范围内的半导体工业、微电子技术和航天技术的兴起， 对表面、界面科学和分析的重视和需求达到了空前的地步。从而也推动了表面科 学和技术的迅速和持续发展。表面发生的过程对从半导体技术到异相催化等各个 领域具有极大的实用性和重要意义。对固体表面相关的问题的研究逐渐成为基础 科学研究的前沿。 固体材料都是通过其表面与周围环境发生相互作用的，材料表面的物理和化 学组成将决定其相互作用的本