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

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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
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清华大学化学系材料与表面实验室
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
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清华大学化学系材料与表面实验室
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;
(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;
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清华大学化学系材料与表面实验室
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,-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;
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清华大学化学系材料与表面实验室
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;
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清华大学化学系材料与表面实验室
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;
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清华大学化学系材料与表面实验室
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;
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清华大学化学系材料与表面实验室
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;
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清华大学化学系材料与表面实验室
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。
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清华大学化学系材料与表面实验室