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X射線光電子譜 XPS X rayPhotoelectronSpectroscopy XPS 引言 X射線光電子譜是重要的表面分析技術(shù)之一 它不僅能探測(cè)表面的化學(xué)組成 而且可以確定各元素的化學(xué)狀態(tài) 因此 在化學(xué) 材料科學(xué)及表面科學(xué)中得以廣泛地應(yīng)用 X射線光電子能譜是瑞典Uppsala大學(xué)K Siegbahn及其同事經(jīng)過(guò)近20年的潛心研究而建立的一種分析方法 他們發(fā)現(xiàn)了內(nèi)層電子結(jié)合能的位移現(xiàn)象 解決了電子能量分析等技術(shù)問(wèn)題 測(cè)定了元素周期表中各元素軌道結(jié)合能 并成功地應(yīng)用于許多實(shí)際的化學(xué)體系 XPS 引言 K Siegbahn給這種譜儀取名為化學(xué)分析電子能譜 ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis 簡(jiǎn)稱為 ESCA 這一稱謂仍在分析領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 XPS也在不斷地完善 目前 已開發(fā)出的小面積X射線光電子能譜 大大提高了XPS的空間分辨能力 XPS 光電效應(yīng) 光電效應(yīng) Corelevelelectronsareejectedbythex rayradiationTheK E oftheemittedelectronsisdependenton IncidentenergyInstrumentworkfunctionElementbindingenergy XPS 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)根據(jù)Einstein的能量關(guān)系式有 h EB EK其中 為光子的頻率 EB是內(nèi)層電子的軌道結(jié)合能 EK是被入射光子所激發(fā)出的光電子的動(dòng)能 實(shí)際的X射線光電子能譜儀中的能量關(guān)系 即其中為真空能級(jí)算起的結(jié)合能 SP和 S分別是譜儀和樣品的功函數(shù) XPS 光電效應(yīng) 光電效應(yīng)EBV與以Fermi能級(jí)算起的結(jié)合能EBF間有因此有 XPS X射線光電子譜儀 X射線光電子譜儀 XPS X射線光電子譜儀 X射線光電子譜儀X射線源是用于產(chǎn)生具有一定能量的X射線的裝置 在目前的商品儀器中 一般以Al Mg雙陽(yáng)極X射線源最為常見 XPS X射線光電子譜儀 X射線光電子譜儀 XPS X射線光電子譜儀 X射線光電子譜儀作為X射線光電子譜儀的激發(fā)源 希望其強(qiáng)度大 單色性好 同步輻射源是十分理想的激發(fā)源 具有良好的單色性 且可提供10eV 10keV連續(xù)可調(diào)的偏振光 在一般的X射線光電子譜儀中 沒(méi)有X射線單色器 只是用一很薄 1 2 m 的鋁箔窗將樣品和激發(fā)源分開 以防止X射線源中的散射電子進(jìn)入樣品室 同時(shí)可濾去相當(dāng)部分的軔致輻射所形成的X射線本底 XPS X射線光電子譜儀 X射線光電子譜儀將X射線用石英晶體的 1010 面沿Bragg反射方向衍射后便可使X射線單色化 X射線的單色性越高 譜儀的能量分辨率也越高 除在一般的分析中人們所經(jīng)常使用的Al Mg雙陽(yáng)極X射線源外 人們?yōu)槟承┨厥獾难芯磕康?還經(jīng)常選用一些其他陽(yáng)極材料作為激發(fā)源 半峰高寬是評(píng)定某種X射線單色性好壞的一個(gè)重要指標(biāo) XPS X射線光電子譜儀 X射線光電子譜儀 XPS X射線光電子譜基本原理 X射線光電子譜基本原理X射線光電子能譜的理論依據(jù)就是Einstein的光電子發(fā)射公式 在實(shí)際的X射線光電子譜分析中 不僅用XPS測(cè)定軌道電子結(jié)合能 還經(jīng)常用量子化學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算 并將二者進(jìn)行比較 XPS X射線光電子譜基本原理 突然近似體系受激出射光電子后 原穩(wěn)定的電子結(jié)構(gòu)受到破壞 這時(shí)體系處于何種狀態(tài) 如何求解狀態(tài)波函數(shù)及本征值遇到了很大的理論處理困難 突然近似認(rèn)為 電離后的體系同電離前相比 除了某一軌道被打出一個(gè)電子外 其余軌道電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化而處于某一種 凍結(jié)狀態(tài) XPS X射線光電子譜基本原理 突然近似按照這個(gè)假設(shè)前提 Koopmans認(rèn)為軌道電子的結(jié)合能在數(shù)值上等于中性體系該軌道自洽單電子波函數(shù)的本征值的負(fù)值 即其中 表示用自洽場(chǎng)方法求得的ESCF n l j 軌道電子能量的本征值 n l j為軌道的三個(gè)量子數(shù) 表示EaSCF用Koopmans定理確定的 n l j 軌道電子結(jié)合能 XPS X射線光電子譜基本原理 突然近似Koopmans定理使某軌道電子結(jié)合能EB的求取變成計(jì)算該軌道電子波函數(shù)本征值而與終態(tài)無(wú)關(guān) 使計(jì)算簡(jiǎn)化 因?yàn)楹雎粤穗婋x后終態(tài)的影響 這種方法只適用于閉殼層體系 XPS X射線光電子譜基本原理 絕熱近似實(shí)測(cè)的XPS譜是同電離體系的終態(tài)密切相關(guān)的 Koopmans定理所假設(shè)的離子軌道凍結(jié)狀態(tài)是不存在的 絕熱近似認(rèn)為 電子從內(nèi)殼層出射 結(jié)果使原來(lái)體系的平衡勢(shì)場(chǎng)破壞 離子處于激發(fā)態(tài) 這時(shí)軌道電子結(jié)構(gòu)將作出調(diào)整 電子軌道半徑會(huì)出現(xiàn)收縮或膨漲 這一過(guò)程叫 電子弛豫 XPS X射線光電子譜基本原理 絕熱近似弛豫的結(jié)果使離子回到基態(tài) 釋放出弛豫能Erelax 因弛豫過(guò)程與光電子發(fā)射同時(shí)進(jìn)行 所以加速了光電子的發(fā)射 提高了光電子動(dòng)能 因此有其中 EBad表示按絕熱近似求得的結(jié)合能 XPS X射線光電子譜基本原理 絕熱近似Hartree Fock自洽場(chǎng)方法忽略了相對(duì)論效應(yīng)和電子相關(guān)作用 如考慮這兩項(xiàng)的影響 準(zhǔn)確的理論計(jì)算公式為其中 Erelat和Ecorr分別為相對(duì)論效應(yīng)和電子相關(guān)作用對(duì)結(jié)合能的校正 一般小于Erelax XPS X射線光電子譜基本原理 絕熱近似 XPS X射線光電子譜基本原理 絕熱近似 XPS X射線光電子譜基本原理 絕熱近似 不同方法求得的Ne1s和Ne2s軌道結(jié)合能對(duì)比 XPS X射線光電子譜基本原理 結(jié)合能參照基準(zhǔn)在用XPS測(cè)定內(nèi)層電子結(jié)合能與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較時(shí) 必須有一共同的結(jié)合能參照基準(zhǔn) 對(duì)于孤立原子 軌道結(jié)合能的定義為把一個(gè)電子從軌道移到核勢(shì)場(chǎng)以外所需的能量 即以 自由電子能級(jí) 為基準(zhǔn)的 在XPS中稱這一基準(zhǔn)為 真空能級(jí) 它同理論計(jì)算的參照基準(zhǔn)是一致的 XPS X射線光電子譜基本原理 結(jié)合能參照基準(zhǔn)對(duì)于氣態(tài)XPS 測(cè)定的結(jié)合能與計(jì)算的結(jié)合能是一致 因此 可以直接比較對(duì)于導(dǎo)電固體樣品 測(cè)定的結(jié)合能則是以Fermi能級(jí)為基準(zhǔn)的 因此 同計(jì)算結(jié)果對(duì)比時(shí) 應(yīng)用公式進(jìn)行換算 對(duì)于非導(dǎo)電樣品 參考能級(jí)的確定是比困難的 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn)X射線光電子能譜分析的首要任務(wù)是譜儀的能量校準(zhǔn) 一臺(tái)工作正常的X射線光電子譜儀應(yīng)是經(jīng)過(guò)能量校準(zhǔn)的 X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn)工作是經(jīng)常性的 一般地說(shuō) 每工作幾個(gè)月或半年 就要重新校準(zhǔn)一次 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 能量零點(diǎn)對(duì)于導(dǎo)電的固體樣品 其結(jié)合能的能量零點(diǎn)是其Fermi能級(jí) 在實(shí)際的工作中 是選擇在Fermi能級(jí)附近有很高狀態(tài)密度的純金屬作為標(biāo)樣 在高分辨率狀態(tài)下 采集XPS譜 則在EBF 0處將出現(xiàn)一個(gè)急劇向上彎曲的譜峰拐點(diǎn) 這便是譜儀的坐標(biāo)零點(diǎn) XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 能量零點(diǎn)作為結(jié)合能零點(diǎn)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)試樣 Ni Pt Pd是比較合適的材料 EB 0 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 能量坐標(biāo)標(biāo)定有了儀器的能量零點(diǎn)后 需要選用一些易于純化的金屬 對(duì)譜儀的能量坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定 一般是選擇相距比較遠(yuǎn)的兩條譜線進(jìn)行標(biāo)定 所選譜線的能量位置是經(jīng)過(guò)精確測(cè)定的 在兩點(diǎn)定標(biāo)方法中應(yīng)注意選擇適合于譜儀線性響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)譜線能量范圍 同時(shí)必須對(duì)Fermi能量零點(diǎn)作出嚴(yán)格的校正 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 能量坐標(biāo)標(biāo)定 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 能量坐標(biāo)標(biāo)定 Seah給出的結(jié)合能標(biāo)定值 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng)用XPS測(cè)定絕緣體或半導(dǎo)體時(shí) 由于光電子的連續(xù)發(fā)射而得不到足夠的電子補(bǔ)充 使得樣品表面出現(xiàn)電子 虧損 這種現(xiàn)象稱為 荷電效應(yīng) 荷電效應(yīng)將使樣品出現(xiàn)一穩(wěn)定的表面電勢(shì)VS 它對(duì)光電子逃離有束縛作用 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng)考慮荷電效應(yīng)有 其中ES VS e為荷電效應(yīng)引起的能量位移 使得正常譜線向低動(dòng)能端偏移 即所測(cè)結(jié)合能值偏高 荷電效應(yīng)還會(huì)使譜鋒展寬 畸變 對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生一定的影響 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng)荷電效應(yīng)的來(lái)源主要是樣品的導(dǎo)電性能差 荷電電勢(shì)的大小同樣品的厚度 X射線源的工作參數(shù)等因素有關(guān) 實(shí)際工作中必須采取有效的措施解決荷電效應(yīng)所導(dǎo)致的能量偏差 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng) 中和法制備超薄樣品 測(cè)試時(shí)用低能電子束中和試樣表面的電荷 使Ec 0 1eV 這種方法一方面需要在設(shè)備上配置電子中和槍 另一方面荷電效應(yīng)的消除要靠使用者的經(jīng)驗(yàn) XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng) 內(nèi)標(biāo)法在處理荷電效應(yīng)的過(guò)程中 人們經(jīng)常采用內(nèi)標(biāo)法 即在實(shí)驗(yàn)條件下 根據(jù)試樣表面吸附或沉積元素譜線的結(jié)合能 測(cè)出表面荷電電勢(shì) 然后確定其它元素的結(jié)合能 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng) 內(nèi)標(biāo)法在實(shí)際的工作中 一般選用 CH2 n中的C1s峰 CH2 n一般來(lái)自樣品的制備處理及機(jī)械泵油的污染 也有人將金鍍到樣品表面一部分 利用Au4f7 2譜線修正 這種方法的缺點(diǎn)是對(duì)濺射處理后的樣品不適用 另外 金可能會(huì)與某些材料反應(yīng) 公布的C1s譜線的結(jié)合能也有一定的差異 XPS X射線光電子譜儀的能量校準(zhǔn) 荷電效應(yīng) 內(nèi)標(biāo)法有人提出向樣品注入Ar作內(nèi)標(biāo)物有良好的效果 Ar具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性 適合于濺射后和深度剖面分析 且操作簡(jiǎn)便易行 選用Ar2p3 2譜線對(duì)荷電能量位移進(jìn)行校正的效果良好 這時(shí) 標(biāo)準(zhǔn)Ar2p3 2譜線的結(jié)合能 0 2eV XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移由于原子所處的化學(xué)環(huán)境不同而引起的內(nèi)層電子結(jié)合能的變化 在譜圖上表現(xiàn)為譜峰的位移 這一現(xiàn)象稱為化學(xué)位移 化學(xué)位移的分析 測(cè)定 是XPS分析中的一項(xiàng)主要內(nèi)容 是判定原子化合態(tài)的重要依據(jù) XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移三氟化乙酸乙脂中四個(gè)不同C原子的C1s譜線 XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移HighresolutionAl 2p spectrumofanaluminumsurface Thealuminummetalandoxidepeaksshowncanbeusedtodetermineoxidethickness inthiscase3 7nanometres XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移化學(xué)位移的理論分析基礎(chǔ)是結(jié)合能的計(jì)算 根據(jù)前面所講的計(jì)算方法可以知道對(duì)于處于環(huán)境為1和2的某種原子有 XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移在大多數(shù)的情況下 相對(duì)論效應(yīng)和相關(guān)的修正對(duì)結(jié)合能的影響是較小的 可以忽略 對(duì)付馳豫效應(yīng)的方法是用近似關(guān)系式 其中E 為離子體系的SCF能 XPS XPS中的化學(xué)位移 電荷勢(shì)模型電荷勢(shì)模型是由Siegbahn等人導(dǎo)出的一個(gè)忽略弛豫效應(yīng)的簡(jiǎn)單模型 在此模型中 假定分子中的原子可以用空心的非重疊的靜電球殼包圍一中心核近似 這樣結(jié)合能位移可表示成其中 EV和 EM分別是原子自身價(jià)電子的變化和其它原子價(jià)電子的變化對(duì)該原子結(jié)合能的貢獻(xiàn) XPS XPS中的化學(xué)位移 電荷勢(shì)模型因此有 其中q是該原子的價(jià)殼層電荷 V是分子中其它原子的價(jià)電子在此原子處形成的電荷勢(shì) 原子間有效電荷勢(shì) k為常數(shù) ER是參數(shù)點(diǎn) XPS XPS中的化學(xué)位移 電荷勢(shì)模型原子間有效電荷勢(shì)可按點(diǎn)電荷處理有 RAB是原子A與B間的距離 qB是B原子的價(jià)電荷 XPS XPS中的化學(xué)位移 電荷勢(shì)模型q可用Pauling半經(jīng)驗(yàn)方法求得 QA為A原子上的形式電荷 即化學(xué)鍵上所共享電子在原子間均等分配時(shí)A原子上的靜電荷 A原子失去電子時(shí)QA 0 得到電子時(shí)QA 0 純共價(jià)鍵時(shí)QA 0 n為A原子的平均鍵數(shù) 單鍵n 1 雙鍵n 2 叁鍵n 3 XPS XPS中的化學(xué)位移 電荷勢(shì)模型I為A原子成鍵的部分離子特征 Pauling建議XA和XB是A B原子的電負(fù)性 結(jié)果表明 EB與q之間有較好的線性關(guān)系 理論與實(shí)驗(yàn)之間相當(dāng)一致 XPS XPS中的化學(xué)位移 電荷勢(shì)模型 含碳化合物C1s電子結(jié)合能位移同原子電荷q的關(guān)系 XPS XPS中的化學(xué)位移 價(jià)勢(shì)模型一個(gè)更基本的方法是用所謂的價(jià)電勢(shì) 來(lái)表達(dá)內(nèi)層電子結(jié)合能 是由于分子價(jià)電子密度和其他原子實(shí)的影響 XPS XPS中的化學(xué)位移 價(jià)勢(shì)模型原子A的一個(gè)內(nèi)層電子感受的電勢(shì)的近似表達(dá)為其中 是A原子以外的原子實(shí)電荷 第一個(gè)加和只與體系的價(jià)分子軌道有關(guān) XPS XPS中的化學(xué)位移 價(jià)勢(shì)模型兩個(gè)化合物間結(jié)合能的化學(xué)位移為 用ZDO ZeroDifferentialOverlap 近似求 A有 參數(shù)k在這里是核吸引積分的平均值 XPS XPS中的化學(xué)位移 等效原子實(shí)方法因?yàn)樵拥膬?nèi)層電子被原子核所緊緊束縛 所以 可以認(rèn)為價(jià)電子受內(nèi)層電子電離時(shí)的影響與在原子核中增加一個(gè)正電荷所受的影響是一致的 即原子實(shí)是等效的 XPS XPS中的化學(xué)位移 等效原子實(shí)方法對(duì)于NH3和N2的光電離有上角標(biāo) 為電離原子 XPS XPS中的化學(xué)位移 等效原子實(shí)方法若光電子的動(dòng)能為零 則從化學(xué)上講 這是一種需要吸收能量 等于N1s軌道電子結(jié)合能的吸熱反應(yīng) 即 XPS XPS中的化學(xué)位移 等效原子實(shí)方法根據(jù)等效原子實(shí)的思想 N 與O的原子實(shí)等效 因此有 所以有 XPS XPS中的化學(xué)位移 等效原子實(shí)方法根據(jù)等效原子實(shí)方法若分子和離子的生成熱已知 則化學(xué)位移可求 由熱化學(xué)數(shù)據(jù)求得的一組含氮化合物的相對(duì)結(jié)合能與XPS所測(cè)結(jié)果的對(duì)比 XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律同一周期內(nèi)主族元素結(jié)合能位移隨它們的化合價(jià)升高線性增加 而過(guò)渡金屬元素的化學(xué)位移隨化合價(jià)的變化出現(xiàn)相反規(guī)律 分子M中某原子A的內(nèi)層電子結(jié)合能位移量同與它相結(jié)合的原子電負(fù)性之和 X有一定的線性關(guān)系 XPS XPS中的化學(xué)位移 化學(xué)位移的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律對(duì)少數(shù)系列化合物 由NMR 核磁共振波譜儀 和Mossbauer譜儀測(cè)得的各自的特征位移量同XPS測(cè)得的結(jié)合能位移量有一定的線性關(guān)系 XPS的化學(xué)位移同宏觀熱力學(xué)參數(shù)之間有一定的聯(lián)系 XPS XPS分析方法 定性分析同AES定性分析一樣 XPS分析也是利用已出版的XPS手冊(cè) XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型在XPS中可以觀察到幾種類型的譜線 其中有些是XPS中所固有的 是永遠(yuǎn)可以觀察到的 有些則依賴于樣品的物理 化學(xué)性質(zhì) 光電子譜線 在XPS中 很多強(qiáng)的光電子譜線一般是對(duì)稱的 并且很窄 但是 由于與價(jià)電子的耦合 純金屬的XPS譜也可能存在明顯的不對(duì)稱 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型譜線峰寬 譜線的峰寬一般是譜峰的自然線寬 X射線線寬和譜儀分辨率的卷積 高結(jié)合能端弱峰的線寬一般比低結(jié)合能端的譜線寬1 4eV 絕緣體的譜線一般比導(dǎo)體的譜線寬0 5eV XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型Auger譜線 在XPS中 可以觀察到KLL LMM MNN和NOO四個(gè)系列的Auger線 因?yàn)锳uger電子的動(dòng)能是固定的 而X射線光電子的結(jié)合能是固定的 因此 可以通過(guò)改變激發(fā)源 如Al Mg雙陽(yáng)極X射線源 的方法 觀察峰位的變化與否而識(shí)別Augar電子峰和X射線光電子峰 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型X射線的伴峰 X射線一般不是單一的特征X射線 而是還存在一些能量略高的小伴線 所以導(dǎo)致XPS中 除K 1 2所激發(fā)的主譜外 還有一些小的半峰 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 Mg陽(yáng)極X射線激發(fā)的C1s主峰及伴峰 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型X射線 鬼峰 有時(shí) 由于X射源的陽(yáng)極可能不純或被污染 則產(chǎn)生的X射線不純 因非陽(yáng)極材料X射線所激發(fā)出的光電子譜線被稱為 鬼峰 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型震激和震離線 在光發(fā)射中 因內(nèi)層形成空位 原子中心電位發(fā)生突然變化將引起外殼電子躍遷 這時(shí)有兩種可能 a 若外層電子躍遷到更高能級(jí) 則稱為電子的震激 shake up b 若外層電子躍過(guò)到非束縛的連續(xù)區(qū)而成為自由電子 則稱為電子的震離 shake off 無(wú)論是震激還是震離均消耗能量 使最初的光電子動(dòng)能下降 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 Ne的震激和震離過(guò)程的示意圖 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 Cu的2p譜線及震激結(jié)構(gòu) XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型多重分裂 當(dāng)原子的價(jià)殼層有未成對(duì)的自旋電子時(shí) 光致電離所形成的內(nèi)層空位將與之發(fā)生耦合 使體系出現(xiàn)不止一個(gè)終態(tài) 表現(xiàn)在XPS譜圖上即為譜線分裂 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 Mn 離子的3s軌道電離時(shí)的兩種終態(tài) XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 MnF2的Mn3s電子的XPS譜 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型能量損失峰 對(duì)于某些材料 光電子在離開樣品表面的過(guò)程中 可能與表面的其它電子相互作用而損失一定的能量 而在XPS低動(dòng)能側(cè)出現(xiàn)一些伴峰 即能量損失峰 當(dāng)光電子能量在100 1500eV時(shí) 非彈性散射的主要方式是激發(fā)固體中自由電子的集體振蕩 產(chǎn)生等離子激元 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型發(fā)射的光電子動(dòng)能為 其中 n是受振蕩損失的次數(shù) EP是體等離子激元損失的能量 ES是受表面等離子激元損失的能量 一般 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的類型 Al的2s譜線及相關(guān)的能量損失線 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的識(shí)別因C O是經(jīng)常出現(xiàn)的 所以首先識(shí)別C O的光電子譜線 Auger線及屬于C O的其他類型的譜線 利用X射線光電子譜手冊(cè)中的各元素的峰位表確定其他強(qiáng)峰 并標(biāo)出其相關(guān)峰 注意有些元素的峰可能相互干擾或重疊 XPS XPS分析方法 定性分析 譜線的識(shí)別識(shí)別所余弱峰 在此步 一般假設(shè)這些峰是某些含量低的元素的主峰 若仍有一些小峰仍不能確定 可檢驗(yàn)一下它們是否是某些已識(shí)別元素的 鬼峰 確認(rèn)識(shí)別結(jié)論 對(duì)于p d f等雙峰線 其雙峰間距及峰高比一般為一定值 p峰的強(qiáng)度比為1 2 d線為2 3 f線為3 4 對(duì)于p峰 特別是4p線 其強(qiáng)度比可能小于1 2 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別在XPS的應(yīng)用中 化合態(tài)的識(shí)別是最主要的用途之一 識(shí)別化合態(tài)的主要方法就是測(cè)量X射線光電子譜的峰位位移 對(duì)于半導(dǎo)體 絕緣體 在測(cè)量化學(xué)位移前應(yīng)首先決定荷電效應(yīng)對(duì)峰位位移的影響 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別 光電子峰由于元素所處的化學(xué)環(huán)境不同 它們的內(nèi)層電子的軌道結(jié)合能也不同 即存在所謂的化學(xué)位移 其次 化學(xué)環(huán)境的變化將使一些元素的光電子譜雙峰間的距離發(fā)生變化 這也是判定化學(xué)狀態(tài)的重要依據(jù)之一 元素化學(xué)狀態(tài)的變化有時(shí)還將引起譜峰半峰高寬的變化 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別 光電子峰 S的2p峰在不同化學(xué)狀態(tài)下的結(jié)合能值 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別 光電子峰 Ti及TiO2中2p3 2峰的峰位及2p1 2和2p3 2之間的距離 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別 光電子峰 C1s在不同化學(xué)狀態(tài)下半峰高寬的變化 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別 Auger線由于元素的化學(xué)狀態(tài)不同 其Auger電子譜線的峰位也會(huì)發(fā)生變化 當(dāng)光電子峰的位移變化并不顯著時(shí) Auger電子峰位移將變得非常重要 在實(shí)際分析中 一般用Auger參數(shù) 作為化學(xué)位移量來(lái)研究元素化學(xué)狀態(tài)的變化規(guī)律 XPS XPS分析方法 化合態(tài)識(shí)別 Auger線Auger參數(shù)定義為最銳的Auger譜線與光電子譜主峰的動(dòng)能差