电子能谱-ES6.pdf

第六章在材料科学中的应用 一、在聚合物材料中的应用 二、在催化科学中的应用 三、在冶金学中的应用 四、在半导体微电子技术中的应用 五、在材料物理学中的应用 六、在材料化学中的应用 七、在腐蚀科学中的应用 八、在薄膜材料研究中的应用 第六章在材料科学中的应用 l XPS的优点是其样品处理 简单性和广泛 适应性与高信息量。XPS 最大特色在于能获取丰富 化学信息，对样品表面的损伤最轻微，定 量分析较好，是一种应用广泛的强力表面分析工具。 XPS可提供： l 原子浓度0.1%的所有元素 （除H, He外） 鉴别； l 表面元素组成 半定量测定 （误差±10%）； l 亚单层灵敏度；探测深度1～10 nm，依赖材料和实验参 ； l 优异 化学信息(化学位移和各种终态效应，以及完善 标准化合物 据库)；关于分子环境的信息（氧化态、成键状态、分子结构等）； * l 来自震激跃迁 （p→p ） 关于芳香 或不饱和烃 结构信息； l 使用价带谱 材料 “指纹”和成键轨道 鉴别； l 详细 电子结构和某些几何信息； l 样品内 元素深度分布剖析。 XPS可分析材料 l 固体(块材, 薄膜, 粉末, 纤维) l 金属, 合 , 陶瓷, 聚合物, 玻璃, 半导体, 有机 物, 地质材料, 干燥生物材料 l热点应用 l 纳米机电系统(NEMS), 微机电系统(MEMS), 生物活性材料, 传感器, 复合材料, 电子材料, 光电材料, 电活性材料, 多功能材料 l UPS主要用于提供 l 1）清洁表面或有化学吸附物的表面的电子结构； l 2 ）参与表面化学键的金属电子和分子轨道的组合等信息； l 3）有关电子激发和电荷转移的信息; l 4 ）用于确定材料的功函数及费 能级的位置。 l 广泛用于研究分子结构、构象分析、互变异构等，还可用于吸附、 催化、腐蚀以及微电子学的研究工作中。 l AES 可分析He元素，对样品有一定的破坏作用，但其 具有表面灵敏度高，空间分辨率高、分析速度快等优 点，在表面科学领域主要进行 l 1）表面微区组成的定性和定量； l 2 ）表面元素的二维分布图和显微像； l 3）表面元素的三维分布分析; l 4 ）表面元素的化学环境和键合等方面的研究。 XPS 的典型应用 l 粘合；粘附 l 分子取向 l 催化；催化作用 l 自组装分子单层构造 l 界面构造 取向，浓度，厚度， 覆盖度问题 l 表面清洁度 l 变色表面的分析 l 腐蚀/氧化 l 逆向工程 l 表面偏析 l 表面改性 l 薄膜扩散 l 工艺过程监测 l 薄膜化学计量与层厚 测算 l 摩擦学 一、在聚合物材料中的应用 l 有机化合物与聚合物及 生物材料主要由C、H、 O、N、S、P、卤素和 其它一些金属等元素组 成的各种官能团构成， 因此就必须能够对这些 官能团进行定性和定量 的分析和鉴别。 (1) C1s