俄歇电子能谱分析原理.ppt

电子能谱学第7讲俄歇电子能谱原理朱永法清华大学化学系 清华大学化学系材料与表面实验室 2俄歇电子能谱俄歇电子能谱?俄歇电子能谱的原理?俄歇电子能谱仪?俄歇电子能谱的实验方法?俄歇电子能谱的应用清华大学化学系材料与表面实验室 3俄歇电子能谱原理俄歇电子能谱原理?俄歇电子的发现?俄歇电子能谱的发展?俄歇电子能谱的重要性?俄歇电子能谱的应用领域清华大学化学系材料与表面实验室 4俄歇电子能谱的建立俄歇电子能谱的建立? 1925 年 Pierre Auger 就在 Wilson 云室中发现了俄歇电子,并进行了理论解释; ? 1953 年 首次使用了电子束激发的俄歇电子能谱(Auger Electron Spectroscopy, AES) 并探讨了俄歇效应应用于表面分析的可能性? 1967 年在 Harris 采用了微分锁相技术,使俄歇电子能谱获得了很高的信背比后,才开始出现了商业化的俄歇电子能谱仪? 1969 年 Palmberg 等人引入了筒镜能量分析器( Cylindrical Mirror Analyser,CMA ),使得俄歇电子能谱的信背比获得了很大的改善?最近 10 年,俄歇电子能谱适应纳米材料的特点, 6nm 空间分辨率; 清华大学化学系材料与表面实验室 5俄歇电子能谱的特点俄歇电子能谱的特点?俄歇电子能谱可以分析除氢氦以外的所有元素,是有效的定性分析工具; ?俄歇电子能谱具有非常灵敏的表面性,是最常用的表面分析手段,检测深度在 -2nm ;检测极限约为 10 -3原子单层。?采用电子束作为激发源,具有很高的空间分辨率,最小可达到 6nm 。?可进行微区分析和深度分析,具有三维分析的特点。?要求是导体或半导体材料; 清华大学化学系材料与表面实验室 6俄歇电子能谱的发展趋势俄歇电子能谱的发展趋势?场发射,高空间分辨率, 6nm ; ?更好的深度分辨能力,样品旋转技术,提高深度分辨能力; ?图像谱仪功能,可以获得元素图像分布和化学态图像分布信息; ?高速分析和自动分析; 清华大学化学系材料与表面实验室 7俄歇电子能谱的重要性俄歇电子能谱的重要性?表面分析的主要手段; ?薄膜材料表面与界面分析需要; ?纳米材料发展的需要; ?具有微区,深度和图像分析的能力; ?适合微电子器件的研究; 清华大学化学系材料与表面实验室 8俄歇电子能谱的主要应用俄歇电子能谱的主要应用?适合于纳米薄膜材料的分析?在金属,半导体,电子材料,机械, 陶瓷材料,薄膜材料,薄膜催化材料等方面有重要的作用; ?适合于微区分析; 清华大学化学系材料与表面实验室 9俄歇电子能谱提供的信息俄歇电子能谱提供的信息?表面元素的定性鉴定; ?表面元素的半定量分析; ?表面成份的微区分析; ?元素的深度分布分析; ?元素的二维分布分析; ?元素的化学价态分析; 清华大学化学系材料与表面实验室 10俄歇电子能谱的原理俄歇电子能谱的原理俄歇电子的产生?俄歇电子能谱的原理比较复杂,涉及到三个原子轨道上二个电子的跃迁过程。?当具有足够能量的粒子(光子、电子或离子)与一个原子碰撞时,原子内层轨道上的电子被激发出后,在原子的内层轨道上产生一个空穴,形成了激发态正离子。?激发态正离子是不稳定的,必须通过退激发而回到稳定态。在退激发过程中,外层轨道的电子可以向该空穴跃迁并释放出能量,并激发同一轨道层或更外层轨道的电子使之电离而逃离样品表面,这种出射电子就是俄歇电子。