材料分析测试技术AES与XPS分析方法.pptx
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1、俄歇电子是1925年法国科学家P.Auger发现,他用X射线照射威尔逊云雾时,发现有两个电子径迹,一个径迹是由光电子射出产生,另一个径迹是由后来人们称为俄歇电子的发射产生。二次电子的一种,信号微弱俄歇电子能谱 AES:Auger electron spectroscopy俄歇电子能谱第1页/共33页SEMe枪阴极荧光俄歇e(AES)二次e背散射eX-Ray(EPMA)透射eAA V样 品e枪2(TEM)衍射e电子束与样品作用后产生的粒子和波如下图电子束与样品作用后产生的粒子和波如下图:第2页/共33页二次电子能量分布俄歇电子峰俄歇电子峰弹性散射峰弹性散射峰二次电子二次电子高能区处出现一个很尖的
2、峰,此为入射e与原子弹性碰撞后产生的散射峰,能量保持不变。在低能区出现一个较高的宽峰,此为入射e与原子非弹性碰撞所产生的二次e,这些二次e又链式诱发出更多的二次级电子。二峰之间的一个广阔区域(50eV2000eV)电子数目少,产生的峰为俄歇电子峰。第3页/共33页基本原理俄歇电子和俄歇跃迁入射电子入射电子俄歇电子KKL1L1L2L2L3L3俄歇至少涉及两个能级和三个电子,适用于除氢、氦以外所有元素分析俄歇至少涉及两个能级和三个电子,适用于除氢、氦以外所有元素分析第4页/共33页对于WXY跃迁,实际测量到的俄歇电子的动能:E(Z)=EW(Z)-EX(Z)-EY(Z+)-AEW、EX、EY分别表示
3、W、X和Y能级的结合能:X壳失去电子后Y壳层电子的结合能的增加Z:原子序数,S、A为别为样品材料和分析仪器的功函数俄歇电子能量第5页/共33页不同原子序数的原子主要跃迁的俄歇电子能量图Z=314的原子,最主要的俄歇峰是由KLL跃迁形成Z=1440的原子,最主要的俄歇峰是由LMM跃迁形成Z=4079最主要的俄歇峰是由MMN跃迁形成第6页/共33页俄歇电子强度俄歇电子强度就是俄歇电流大小。对于某一基体材料中的A元素发生WXY俄歇跃迁产生的俄歇电流IA通常表示为:IA(WXY)=IPA(EP,EW)PA(WXY)A(EWXY)1+rA(EP,EW)RTnA俄歇电流与俄歇微分谱峰峰高成正比第7页/共3
4、3页p去激发过程:俄歇电子与荧光X射线是两个互相关联和竞争的发射过程。俄歇电子和X射线的发射机率(产额)互为稍长,即PA+PX=1。K型跃迁半经验公式:(1-PA)/PA=(-A+BZ-CZ3)4如图,Z15,Z19,Z32第8页/共33页俄歇能谱仪结构(圆筒能量分析器)第9页/共33页俄歇电子能谱分析技术表面成分定性分析元素组成元素组成 俄歇电子的能谱只与参与俄歇跃迁过程的原子能级有关,对于不同的元素,他的原子结构不同,即它们相应能级的结合能不同。特定元素在俄歇电子能谱上的多组俄歇峰的峰位、峰数、各峰相对强度大小由特定元素原子结构确定。通过AES实测的直接谱或微分谱与“俄歇电子能量图”及“俄
5、歇电子标准谱”进行对比,从而识别元素。第10页/共33页表面成分半定量分析元素摩元素摩尔百分比含量尔百分比含量 利用俄歇电子强度与该原子的浓度的线性关系,进行元素的相对定量分析。主要有纯元素标样法和元素相对灵敏度因子法。对于-族化合物半导体材料还可采用内标法测定相对灵敏度因子第11页/共33页图2 PtSi/Si 表面三元素的AES原子百分比浓度 图2是对PtSi/Si样品表面进行多元素定量分析所得三元素的原子百分比浓度(ACP)值。从图2看到,样品表面有较明显的氧污染,即表面有Pt02存在;铂和硅的化合物组成为PtSi,这是制作CCD器件所要求的。样品是在(100)Si单晶上,经磁控溅射Pt
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