1、X-光电子能谱 (X-Ray Photoelectron Spectroscopy, XPS),材料,光子,电子,XPS研究电子态,原子,芯态能级,价态能带,固体的电子态?,元素的特征谱峰,为什么各个谱峰强度不同?,X-光电子能谱(XPS) 芯态能级 化学位移 结构信息,元素得失电子引起的芯态能级位移,得电子芯态能级向什么方向位移? 失电子芯态能级向什么方向位移? 为什么?,C C O C C,H,H,H,H,H,O,F,F,F,EB,I,284,292,289,286,XPS实验装置,X光的产生原理,韧致辐射,X光源,Mg Ka: 1253.6eV Al Ka: 1486.6eV,X光枪的功
2、率限制,典型加速高压:15KV 典型电子发射强度:20mA,如何提高X光枪发射功率?,Question: 为什么X光枪需要安装窗口?窗口的材料为什么用铝膜?,X光源的单色,Omicron XM 1000,0.8eV0.3eV,Question: 我们得到的光电子能量是什么能量(这个能量代表什么信息)?,Ef,Ev,hv,EK1,EB,EB =hv-Ek1-1,f1,样品,XPS系统,XPS谱图形状形成的原因 (台阶以及信噪比随能量的变化),谱峰形状、台阶、强度等和样品性质之间的关系,表面氧化的硅片,Why?,Satellites and Shake-Up peaks,来源?,X-ray sat
3、ellites,Shake-Up lines,XPS的局限性,对样品导电性的要求,如何测量导电性能差或者不导电的样品?,电子中和枪,中和枪的结构?,XPS的局限性,检出灵敏度问题,表面偏析问题-表面体!,定量分析困难!,探测深度问题,元素的光电离截面问题,有些元素谱峰形状不利于分析,XPS的局限性,影响binding energy位移的因素众多,1.功函数 2.表面核电 3.表面极化 4.空间电场影响 5.某些元素位移非常小 6.谱仪的因素,如何校正?,只要知道一个元素的峰的位置就可以矫正!,常用校正办法-C1s校正,这种方法科学吗?,如何正确的校正?,选择具有特殊性质的元素谱峰,选择已知价态的元素谱峰进行校正,XPS的局限性,定量计算的困难1.本底的扣除 2.表面分布的确定 3.信号大小的要求,XPS的局限性,系统的局限性,1.超高真空系统对样品的要求 2.系统测试和传样对样品的一些特殊要求 (薄片、粉末,尺寸大小等) 3.系统处理能力(样品清洁、加热等) 4.样品对X光不会分解,XPS的局限性,需要操作者具有非常扎实的样品制备、样品处理、超高真空系统操作、仪器电路熟悉以及对数据正确分析能力,