薄膜材料的表征方法一.pptx

Introduction薄膜(thin film)材料是相对于体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备的一层性质与体材料性质完全不同的物质层。第1页/共27页Introduction 在各种薄膜制备与使用过程中，普遍关心 以下几个方面：（1）薄膜的厚度测量；（2）薄膜结构和表面形貌的表征；（3）薄膜成分的分析。对于不同用途的功能薄膜材料，还需测量其电学、光学、声学、力学、热学、磁学等性质。第2页/共27页General idea and categoryGeneral idea:beam in and beam out。通过探测出射粒子流的强度分布以及qm、E、等参数来分析样品的性质。第3页/共27页General idea and categoryA:elastic or inelastic scattering.B:emitted particles from the sample.第4页/共27页General idea and category第5页/共27页General idea and category第6页/共27页General idea and categoryAES(Auger electron spectroscopy)俄歇电子能谱LEED(low energy electron diffraction)低能电子衍射MEED(medium energy electron diffraction)中能电子衍射RHEED(reflection high energy electron diffraction)反射高能电子衍射RBS(Rutherfold backscattering)卢瑟福背散射SEM(scanning electron microscopy)扫描电子显微镜SIMS(secondary ion mass spectroscopy)二次离子质谱TEM(transmission electron microscopy)透射电镜UPS(ultra-violet photoelectron spectroscopy)紫外光电子谱XRD(x-ray diffraction)X射线衍射XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)X射线光电子谱STM(scanning tunnel microscopy)扫描隧道显微镜AFM(atomic force microscopy)原子力显微镜第7页/共27页General idea and categoryDepth:elliptical polarizationStructure：XRD、LEED、RHEED、TEMComposition：XPS、UPS、AESSurface topography:SEM、SPMOptics：UV-VisElectricity:Hall、I-V、C-V第8页/共27页X-ray diffractionThe process of X-ray.E第9页/共27页X-ray diffraction第10页/共27页X-ray diffraction布喇格定律：Cu原子线：第11页/共27页X-ray diffraction对不同的晶体，其晶体结构和原子间距不同，因而晶面间距也不同第12页/共27页X-ray diffraction右图为晶面指数示意图，对立方晶系：第13页/共27页X-ray diffractionXRD spectra of KBr powder第14页/共27页X-ray diffractionXRD spectra of ZnO(002)peak deposited on glass.2=34.40,according to ZnO(002)peak第15页/共27页X-ray diffraction The intensity of the peak第16页/共27页X-ray diffractionScherrer equation:The full width at half maximum第17页/共27页X-ray diffractionThe strain and stress along the c-axis:第18页/共27页X-ray diffraction第19页/共27页X-ray diffraction 小结用途：分析晶体结构。原理：Bragg定律。特点：a.可分析晶体取向以及结晶程度。b.空间分辨本领较低。第20页/共27页X-ray photoelectron spectroscopyPhotoelectric effect:Electron Spectroscopy for Chemical Analysis（ESCA）第21页/共27页X-ray photoelectron spectroscopyA typical spectrum of silver.第22页/共27页X-ray photoelectron spectroscopyThe intensity of a XPS peak is given by:Relative atomic sensitivity factor S:So the atomic percentages for an unknown element can be calculated by:第23页/共27页X-ray photoelectron spectroscopyThe calculation of the peak intensity.第24页/共27页X-ray photoelectron spectroscopyThe chemical shift.第25页/共27页X-ray photoelectron spectroscopy 小结用途：分析样品化学成分及元素分布。原理：光电效应。特点：a.可探测除H、He以外的所有元素。b.能在不太高的真空度下进行分析。c.可反映相应元素的化合态。第26页/共27页感谢您的观看。第27页/共27页