《電子能譜學(xué)》課件

電子能譜學(xué)電子能譜學(xué)是一種分析材料中電子能量及其空穴分布的方法，是材料科學(xué)的基礎(chǔ)研究方法之一。它可以揭示材料的電子結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)反應(yīng)過程，為材料表面導(dǎo)電、電化學(xué)反應(yīng)等提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。什么是電子能譜學(xué)定義電子能譜學(xué)是通過測(cè)量被電子轟擊后材料發(fā)射出來的電子的能量，從而揭示材料化學(xué)、表面電子結(jié)構(gòu)等信息的一種物理化學(xué)分析技術(shù)。原理根據(jù)能量守恒定律，不同種類的元素、原子或分子的電子能量是固定的。測(cè)量電子能量分布可以獲得材料的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)等信息。應(yīng)用電子能譜學(xué)廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、物理化學(xué)、表面化學(xué)、催化化學(xué)、固體物理等領(lǐng)域，如表面處理、催化劑研究、太陽(yáng)能電池材料研究等。X射線光電子能譜基本原理利用X射線轟擊材料表面，使得被轟擊原子的電子被拋出從而產(chǎn)生電子能譜。實(shí)驗(yàn)裝置通常包括電子槍、熒光屏、預(yù)能降器、光電倍增管等元件。能量分辨率和譜線解析關(guān)鍵參數(shù)是能量分辨率，即能夠分辨兩條譜線的能量差。高能量分辨率可以提高譜線解析度。紫外光電子能譜基本原理用紫外光轟擊材料表面，電子被拋出產(chǎn)生電子能譜。實(shí)驗(yàn)裝置紫外光條件下的電子能譜儀，包括光源、電子分析系統(tǒng)等。能量分辨率和譜線解析紫外光束通常能量較小，導(dǎo)致能量分布較寬，因而能量分辨率低，譜線解析能力相較于XPS低一些。電子能級(jí)譜激光光電子能譜激光束轟擊材料，產(chǎn)生電子和空穴。光電子將從材料表面逃逸，形成電子能級(jí)結(jié)構(gòu)?？捎糜诓牧想娮咏Y(jié)構(gòu)研究。觸媒學(xué)和表面分析應(yīng)用包括掃描隧道顯微鏡（STM）、透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）等?？裳芯坑|媒材料的表面化學(xué)反應(yīng)和原子、分子的吸附行為。其他電子能譜技術(shù)帶電勢(shì)能分析將熒光微粒表面空穴與真空中電勢(shì)相結(jié)合，通過熒光微粒表面帶電勢(shì)能差測(cè)量熒光物質(zhì)表面的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)。能量電子能譜借助電子加速器或原子核反應(yīng)器，在測(cè)試物表面轟擊高能電子后，測(cè)量被轟擊原子的電子被拋出從而產(chǎn)生電子能譜。光電子晶體衍射電子從表面逃逸而來，再次進(jìn)入體內(nèi)，產(chǎn)生衍射?？赏瑫r(shí)研究材料的電子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性能。儀器、分析及實(shí)驗(yàn)方法XPS儀器包括單能量XPS儀和能量色散XPS儀等。UPS儀器使用紫外線輻射來激發(fā)材料中的電子，該電子的動(dòng)能可以提供關(guān)于材料價(jià)帶上電子結(jié)構(gòu)的信息。數(shù)據(jù)分析軟件如CASAXPS、ESCALAB等軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子能譜數(shù)據(jù)的解析，獲得材料的表面化學(xué)和電子態(tài)信息。樣品制備和實(shí)驗(yàn)步