表面分析方法.pptx

2020/2/3HPU-,它的两个最主要的条件是:超高真空技术的发展各种表面灵敏的分析技术不断出现表面分析技术的发展与材料科学的发展密切相关,它们相互促进:八十年代,扫描探针显微镜(SPM)的出现使(材料)表面科学的研究发生了一个飞跃;LEED所用的LaB6灯丝,STM中用来防振荡的***化橡胶(Viton),AFM所用的探针等都是材料科学发展的新产物。2020/2/3HPU-LQ2“表面”的概念过去,人们认为固体的表面和体内是完全相同的,以为研究它的整体性质就可以知道它的表面性质,但是,许多实验证明这种看法是错误的;关于“表面”的概念也有一个发展过程,过去将1厚度看成“表面”,而现在已把1个或几个原子层厚度称为“表面”,更厚一点则称为“表层”。2020/2/3HPU-LQ3表面分析方法的特点用一束“粒子”或某种手段作为探针来探测样品表面,探针可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波(机械力),在探针作用下,从样品表面发射或散射粒子或波,它们可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波。检测这些发射粒子的能量、动量、荷质比、束流强度等特征,或波的频率、方向、强度、偏振等情况,就可获得有关表面的信息。2020/2/3HPU-LQ4探测粒子发射粒子分析方法名称简称主要用途ee低能电子衍射LEED结构e反射式高能电子衍射RHEED结构e俄歇电子能谱AES成份e扫描俄歇探针SAM微区成份e电离损失谱ILS成份能量弥散X射线谱EDXS成份e俄歇电子出现电势谱AEAPS成份软X射线出现电势谱SXAPS成份e消隐电势谱DAPS成份e电子能量损失谱EELS原子有电子态I电子诱导脱附ESD吸收原子态及成份e透射电子显微镜TEM形貌e扫描电子显微镜SEM形貌e扫描透射电子显微镜STEM形貌2020/2/3HPU-LQ5探测粒子发射粒子分析方法名称简称主要用途eX射线光电子谱XPS成份e紫外线光电子谱UPS分子及固体的电子态e同步辐射光电子谱SRPES成份、原子及电子态红外吸收谱IR原子态拉曼散射谱RAMAN原子态表面灵敏扩展X射线吸收谱细致结构SEXAFS结构角分辨光电子谱ARPES原子及电子态、结构I光子诱导脱附PSD原子态e-电子-光子I-离子2020/2/3HPU-LQ6表中仅列出了探测粒子为电子和光子的常用表面分析方法,此外还有离子、中性粒子、电场、热、声波等各种探测手段。这些方法各有其特点,而没有万能的方法,针对具体情况,我们可以选择其中一种或综合多种方法来分析。2020/2/3HPU-(XPS)2020/2/3HPU-LQ8一、基本原理X射线与物质相互作用时,物质吸收了X射线的能量并使原子中内层电子脱离原子成为自由电子,即X光电子,如图1-1。对于气体分子,X射线能量h用于三部分:一部分用于克服电子的结合能Eb,使其激发为自由的光电子;一部分转移至光电子使其具有一定的动能Ek;一部分成为原子的反冲能Er。则h=Eb+Ek+Er2020/2/3HPU-LQ92020/2/3HPU-LQ10对于固体样品,X射线能量用于:内层电子跃迁到费米能级,即克服该电子的结合能Eb;电子由费米能级进入真空成为静止电子,即克服功函数;自由电子的动能Ek。则h=Eb+Ek+