薄膜材料性能表征方法介绍.ppt

四、X射线光电子能谱（XPS）不仅电子可以被用来激发原子的内层电子，能量足够高的光子也可以作为激发源，通过光电效应产生出具有一定能量的光电子。X射线光电子能谱仪就是利用能量较低的X射线源作为激发源，通过分析样品发射出来的具有特征能量的电子，实现分析样品化学成分目的的一种分析仪器。在X射线光电子能谱仪的情况下，被激发出来的电子应该具有能量其中v为入射X射线的频率，EB是被激发出来的电子原来的能级能量。在入射X射线波长固定的情况下，测量激发出来的光电子的能量E，就可以获得样品中元素含量和其分布的情况。返回第31页，共70页，星期日，2025年，2月5日第32页，共70页，星期日，2025年，2月5日五、卢瑟福背散射技术（RBS）具有较高能量而质量较小的离子在与物质碰撞的过程中会发生散射现象，这一相应的过程被称为卢瑟福散射。利用这一物理现象作为探测、分析薄膜材料的化学成分的分布的方法，被称为卢瑟福背散射技术。如图(a)所示，由于离子能量很高而质量又很小，因而它将具有一定的对物质的穿透能力，并且不会造成物质本身的溅射。在穿透物质的同时，高能离子与物质间的相互作用可以被分为不同的两种情况：（1）高能离子在远离原子核的地方通过，并以不断激发原子周围的电子的方式消耗自身的能量。（2）当离子的运动轨迹接近了物质的原子核时，它与后者之间将发生经典的弹性碰撞过程。下图是卢瑟福背散射分析所使用的装置的示意图。返回第33页，共70页，星期日，2025年，2月5日SolidStateLaboratoryDepartmentofElectronicEngineering,CUHK2MVTandemAccelerator第34页，共70页，星期日，2025年，2月5日2MVTandemAcceleratorSolidStateLaboratoryDepartmentofElectronicEngineering,CUHKAnalysermagnetIonSourcesAcceleratortubeElectrostaticquadrupletriplelensExternalPIXEirradiationchamberIon-implantationchamberMulti-purposeirradiationchamber第35页，共70页，星期日，2025年，2月5日IncidentionBackscatteredprimaryionRBS/C-RBSBound(Auger)electronsAESX-rayemissionPIXEDisplacedatomsImplantationVisible,UVphotonsNuclearreactionsion,g-rays,neutronsNRASecondaryelectronsVacuumSolid第36页，共70页，星期日，2025年，2月5日第37页，共70页，星期日，2025年，2月5日六、二次离子质谱（SIMS）质谱方法是利用电离后原子、分子或原子团质量不同的特点分辨其化学构成的方法，相应的分析仪器被称为质谱仪。利用质谱仪可以直接对处于气体状态的原子或分子进行分析。但对于固态物质，就需要先用特定的手段将它变成可供分析的离子状态。二次离子质谱就是利用离子溅射的手段，首先从固体的表面溅射出二次离子，再对其进行质量分析的仪器。特点：具有极高的检出极限，它可以检测的元素相对含量甚至可以达到10-6的低水平，这是上面介绍过的各类成分分析方法所不能比拟的。缺点：谱的分析比较复杂。二次离子质谱仪的结构示意图如图所示，它装备有Ar+、O2-以及Cs+离子源，其能量大致在2-15keV之间。离子束轰击样品后产生出的二次离子或离子团首先被引入离子能量分析器，其结构原理与前面介绍过的静电式俄歇电子能量分析器类似。返回第38页，共70页，星期日，2025年，2月5日第七章薄膜材料及其应用第一节耐磨及表面防护涂层第二节金刚石薄膜第三节集成电路及能带工程第四节集成光学器件第五节磁记录薄膜和光存储薄膜第六节新型光电发射薄膜Ag-BaO第39页，共70页，星期日，2025年，2月5日第一节耐磨及表面防护涂层一、硬质涂层二、热防护涂层三、防腐涂层第40页，共70页，星期日，2025年，2月5日一、硬质涂层常用于硬