俄歇電子能譜法.ppt

俄歇電子能譜法 AugerElectronicSpectrom 材料物理與化學(xué)研究中心侯亮亮 AES 俄歇效應(yīng)俄歇電子能譜儀俄歇電子能譜分析俄歇電子能譜法的應(yīng)用 一基本原理 1 俄歇電子的產(chǎn)生 俄歇效應(yīng)退激發(fā)過程的兩種方式發(fā)射特征x射線發(fā)射俄歇電子 2 俄歇電子的標(biāo)識與俄歇電子的能量圖2 10所示之俄歇電子標(biāo)識為kl2l3俄歇電子 kl2l3順序表示俄歇過程初態(tài)空位所在能級 向空位作無輻射躍遷電子原在能級及所發(fā)射電子原在能級的能級符號 對于孤立原子kl2l3俄歇電子能量 動能 Ekl2l3取決于俄歇電子過程初態(tài)與終態(tài)能量 電子結(jié)合能 之差 即Ekl2l3 Ebk E bl2 E bl3 3 俄歇電子產(chǎn)額俄歇電子產(chǎn)額或俄歇躍遷幾率決定俄歇譜峰強度 直接關(guān)系到元素的定量分析 俄歇電子與特征x射線是兩個相互關(guān)聯(lián)和競爭的發(fā)射過程 對同一k層空穴 退激發(fā)過程中熒光x射線與俄歇電子的相對發(fā)射機率 即熒光產(chǎn)額 k 和俄歇電子產(chǎn)額 k 滿足 k 1 k 4 直接譜與微分譜直接譜即俄歇電子強度 密度或電子數(shù) N E 對其能量E的分布N E E 微分譜即dN E dE E 5 化學(xué)位移與伴峰原子化學(xué)環(huán)境變化 不僅可能引起俄歇峰的位移 稱化學(xué)位移 也可能引起其強度的變化 這兩種變化的交疊 則將引起俄歇譜 圖 形狀的變化 除化學(xué)環(huán)境變化引起俄歇譜 圖 變化外 由于俄歇電子逸出固體表面時 有可能產(chǎn)生不連續(xù)的能量損失 從而造成在主峰的低能端產(chǎn)生伴峰的現(xiàn)象 返回 二俄歇電子能譜儀 俄歇電子能譜儀包括以下幾個主要部分 電子槍能量分析器 RFA CMA 二次電子探測器 樣品 分析室濺射離子槍信號處理與記錄系統(tǒng)返回 三俄歇電子能譜分析 1 定性分析定性分析的任務(wù)是根據(jù)實測的直接譜 俄歇峰 或微分譜上的負峰的位置識別元素 方法是與標(biāo)準(zhǔn)譜進行對比 定性分析的一般步驟 a 利用 主要俄歇電子能量譜 確定實測譜中最強峰可能對應(yīng)的幾種元素 b 實測譜與可能的幾種元素的標(biāo)準(zhǔn)譜對照 確定最強峰對應(yīng)元素 并表明屬于此元素的所有峰 c 反復(fù)重復(fù)上述步驟識別實測譜中尚未標(biāo)識的其余峰 2 定量分析因為影響俄歇信號強弱的因素很多 俄歇能譜的定量分析比較復(fù)雜 因此 俄歇能譜分析精度較低 基本是半定量的水平 俄歇電子計數(shù)率 IA 與單位體積中原子數(shù) N 的關(guān)系可用下述簡化式表示IA G 1 r IpN e 1 W Ep EW G 與實驗裝置有關(guān)的儀器因子r 被散射因子Ip 入射電子束流強度 e 俄歇電子在固體中的非彈性散射平均自由程 w W空穴的熒光X射線產(chǎn)額 Ep EW 能量為Ep的入射電子對EW能級的電離幾率 相對靈敏度法分析依據(jù)為Gx Ix Sx Ia Sa Gx 待測元素 x 的原子質(zhì)量分數(shù)Ia 元素 a 的俄歇電子 主峰 強度 a代表樣品中各種元素Sa 元素 a 的相對靈敏度因子 即Ia與銀元素俄歇信號 主峰 強度 IAg 的相對比值返回 四 俄歇電子能譜法的應(yīng)用 應(yīng)用 a 材料表面偏析 表面雜質(zhì)分布 晶界元素分析 b 金屬 半導(dǎo)體 復(fù)合材料等界面研究 c 薄膜 多層膜生長機理的研究 d 表面的力學(xué)性質(zhì) e 表面化學(xué)過程研究 f 集成電路摻雜的三維微區(qū)分析 g 固體表面吸附 清潔度 沾染物鑒定等 局限性 a 不能分析氫和氦元素 b 定量分析準(zhǔn)確度不高 c 對多數(shù)元素的探測靈敏度為原子摩爾分數(shù)0 1 1 0 d