光電納米薄膜的表征課件

1、第三章光電納米薄膜的表征第三章光電納米薄膜的表征引言結(jié)構(gòu)表征成分表征電子結(jié)構(gòu)和原子態(tài)的表征引言結(jié)構(gòu)表征成分表征電子結(jié)構(gòu)和原子態(tài)的表征結(jié)構(gòu)表征低能電子衍射（LEED）掃描電子顯微鏡（SEM）透射電子顯微鏡（TEM）掃描隧道顯微鏡（STM）原子力隧道顯微鏡（AFM）結(jié)構(gòu)表征低能電子衍射（LEED）掃描電子顯微鏡（SEM）透射成分表征X射線光電子能譜（XPS）俄歇電子能譜學(xué)（AES）俄歇電子出現(xiàn)電勢譜學(xué)（APS）成分表征X射線光電子能譜（XPS）俄歇電子能譜學(xué)（AES）俄成分表征紫外光電子能譜學(xué)拉曼散射譜角分解光電子能譜成分表征紫外光電子能譜學(xué)拉曼散射譜角分解光電子能譜入射粒子與固體表面的相互作用彈

2、性散射(入射粒子速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料內(nèi)部電子軌道運動速度)非彈性散射（入射粒子速度大于材料內(nèi)部電子軌道運動速度）在能力為1010000eV的入射電子作用下，材料中被激發(fā)出的次級電子逸出深度約為0.33nm。入射粒子與固體表面的相互作用彈性散射(入射粒子速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材原子結(jié)構(gòu)表征原子結(jié)構(gòu)表征低能電子衍射如今，LEED成為表面實驗研究的標(biāo)準(zhǔn)手段。70年代開始，對表面結(jié)構(gòu)進行研究。 50年代，人們開始研究氣體在單晶表面的吸附現(xiàn)象。30年代后，人們開始了低能電子衍射方面的研究1921年 Davisson 和Germer研究了電子束在單晶表面的散射現(xiàn)象。低能電子衍射如今，LEED成為表面實驗研究的標(biāo)準(zhǔn)手段。

3、70年低能電子衍射衍射產(chǎn)生條件其中，為入射的X射線波長，d為相應(yīng)晶體學(xué)面的面間距，為入射X射線與相應(yīng)晶面的夾角，如圖所示，而n為任意自然數(shù)。低能電子衍射衍射產(chǎn)生條件對電子而言，電子束波長與速度滿足一下關(guān)系其中h為普朗克常數(shù)（6.626X10-34Js），m是電子質(zhì)量（m=9.109X10-31kg），當(dāng)電子被電勢差V加速，其速度為其中e是電子電量（e=1.602X10-19C）對電子而言，電子束波長與速度滿足一下關(guān)系其中h為普朗克常對電子而言，電子束波長與速度滿足一下關(guān)系其中h為普朗克常數(shù)（6.626X10-34Js），m是電子質(zhì)量（m=9.109X10-31kg），當(dāng)電子被電勢差V加速，其速

4、度為對電子而言，電子束波長與速度滿足一下關(guān)系其中h為普朗克常由此得出電子波長與電勢之間的關(guān)系帶入數(shù)值的單位為nm，V的單位是V由此得出電子波長與電勢之間的關(guān)系帶入數(shù)值的單位為nm，V的V=1V，波長約為1.2nmV=100V，波長約為0.12nmV=10kV，波長約為0.012nm低能電子 （201000eV）的 波長 與 無機晶體晶格常數(shù)接近 V=1V，波長約為1.2nmV=100V，波長約為0.12n晶體衍射的消光條件和重疊條件晶體衍射的消光條件和重疊條件低能電子衍射的基本裝置低能電子衍射的基本裝置光電納米薄膜的表征課件二維晶格的衍射圖像與倒易晶格二維晶格的衍射圖像實際上是它的二維倒格點在

5、熒光屏上的投影?；刚恍?正點陣基矢為 倒易點陣基矢為 則 二維晶格的衍射圖像與倒易晶格二維晶格的衍射圖像實際上是它的二由得到下面四個方程式解法之一yxCDAB由解法之一yxCDAB由式（1）得：由式（2）得： 即 解得由式（3）得：代入式（4）得:于是得出倒易點陣基矢由式（1）得：由式（3）得：選取 為 方向得單位矢量，即令于是初基晶胞體積 為倒易點陣基矢為解法之二選取 為 方向得單位矢量，即令解法之二對二維點陣，僅取 兩個方向，于是得對二維點陣，僅取 兩個方向，于是得埃瓦爾德（Ewald）球埃瓦爾德（Ewald）球無論垂直還是傾斜入射，投影點間的距離基本不變光電納米薄膜的表征課件當(dāng)入射電

6、子能量改變時，電子波長發(fā)生變化，LEED圖案隨之變化。當(dāng)電子能量變化時，(00)位置是不變的，這個規(guī)律可以用來判斷那個斑一點是(00)點， 并且可以判斷原電子束是否垂直入射。 當(dāng)入射電子能量改變時，電子波長發(fā)生變化，LEED圖案隨之變化透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡的工作方式是使被加速的電子束穿過厚度很薄的樣品，并在這一過程中與樣品中的原子點陣發(fā)生相互作用，從而產(chǎn)生各種形式的有關(guān)薄膜結(jié)構(gòu)和成分的信息。透射電子顯微鏡的基本工作模式有兩種：影像模式和衍射模式。 兩種工作模式之間的轉(zhuǎn)換主要依靠改變物鏡光柵及透鏡系統(tǒng)電流或成像平面位置來進行。優(yōu)點：放大倍數(shù)高（5X105倍） 分辨率高（0.1nm）透射電

7、子顯微鏡透射電子顯微鏡的工作方式是使被加速的電子束穿過放大的三種工作狀態(tài)放大倍數(shù)物鏡：幾十到100倍中間鏡：幾到20倍投影經(jīng)I（目鏡）：放大300倍光由于其波動特性會發(fā)生衍射，因而光束不能無限聚焦放大的三種工作狀態(tài)放大倍數(shù)光由于其波動特性會發(fā)生衍射，因而光光電納米薄膜的表征課件TEM電子衍射TEM電子衍射 右圖為電子衍射的幾何關(guān)系圖，當(dāng)電子束I0照射到試樣晶面間距為d的晶面組（hkl），在滿足布拉格條件時，將產(chǎn)生衍射。 透射束和衍射束在相機底版相交得到透射斑點Q和衍射斑點P，它們的距離為R。由圖可知： 右圖為電子衍射的幾何關(guān)系圖，當(dāng)電子束I0照射到試樣晶面間距 K為相機常數(shù)。如果K值已知，即可

8、由衍射斑點的R值計算出晶面組d值： K為相機常數(shù)。如果K值已知，即可由衍射斑點的R值計算出晶面TEM電子衍射采用TEM可以清晰分辨單壁，雙壁和多壁碳納米管TEM電子衍射采用TEM可以清晰分辨單壁，雙壁和多壁碳納米管掃描電子顯微鏡工作原理：由熾熱的燈絲陰極發(fā)射出的電子在陽極電壓的加速下獲得一定的能量。其后，加速后的電子將進入由兩組同軸磁場構(gòu)成的透鏡組，并被聚焦成直徑只有5nm左右的電子束。裝置在透鏡下面的磁場掃描線圈對這束電子施加了一個總在不斷變化的偏轉(zhuǎn)力，從而使它按一定的規(guī)律掃描被觀察的樣品表面的特定區(qū)域上。優(yōu)點：優(yōu)點：提供清晰直觀的形貌圖像，分辨率高，觀察景深長，可以采用不同的圖像信息形式，

9、可以給出定量或半定量的表面成分分析結(jié)果等。樣品要求：具有導(dǎo)電性，通過噴金或炭來實現(xiàn)掃描電子顯微鏡工作原理：由熾熱的燈絲陰極發(fā)射出的電子在陽極電掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡采用TEM對納米纖維觀察掃描電子顯微鏡采用TEM對納米纖維觀察掃描隧道顯微鏡特點：分辨率高，橫向0.1nm，縱向 0.01nm；不一定要求真空；樣品需要有一定的導(dǎo)電性；對減震要求高；橫向尺寸可能存在放大假像（掃描探針曲率半徑不） 任何借助透鏡來對光或其它輻射進行聚焦的顯微鏡都不可避免的受到一條根本限制：光的衍射現(xiàn)象。由于光的衍射，尺寸小于光波長一半的細(xì)節(jié)在顯微鏡下將變得模糊。而STM則

10、能夠輕而易舉地克服這種限制，因而可獲得原子級的高分辨率。掃描隧道顯微鏡特點： 任何借助透鏡來對光或其它掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡的基本原理是利用量子理論中的隧道效應(yīng)。將原子線度的極細(xì)探針和被研究物質(zhì)的表面作為兩個電極，當(dāng)樣品與針尖的距離非常接近時（通常小于1nm），在外加電場的作用下，電子會穿過兩個電極之間的勢壘流向另一電極，這種現(xiàn)像即是隧道效應(yīng) 隧道電流I是電子波函數(shù)重疊的量度，與針尖和樣品之間距離S和平均功函數(shù)有關(guān)掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡的基本原理是利用量子理論中的隧道光電納米薄膜的表征課件不僅對碳納米管結(jié)構(gòu)進行原子級成像，還進行電子態(tài)密度的測量不僅對碳納米管結(jié)構(gòu)進行原子級成像，還進

11、行電子態(tài)密度的測量共用兩種工作模式：恒定電流和恒定高度共用兩種工作模式：恒定電流和恒定高度恒定電流模式隧道電流強度對針尖與樣品表面之間距非常敏感，如果距離S減小0.1nm，隧道電流I將增加一個數(shù)量級。因此利用電子反饋線路控制隧道電流的恒定，并用壓電陶瓷材料控制針尖在樣品表面的掃描，則探針在垂直于樣品方向上高低的變化就反映出樣品表面的起伏，恒定電流模式恒定高度模式對于起伏不大的樣品表面，可以控制針尖高度守恒掃描，通過記錄隧道電流的變化亦可得到表面態(tài)密度的分布。這種掃描方式的特點是掃描速度快，能夠減少噪音和熱漂移對信號的影響，但一般不能用于觀察表面起伏大于1nm的樣品。恒定高度模式掃描隧道顯微鏡的

12、發(fā)展1981-1990年，STM得到迅速發(fā)展出現(xiàn)了，原子力顯微鏡（AFM），磁力顯微鏡（MFM），靜電力顯微鏡（EFM），掃描近場光學(xué)顯微鏡（SNOM），摩擦力顯微鏡（FFM）等。SNOM突破了普通光學(xué)顯微鏡的衍射極限（200nm），分辨率提高到50nm掃描隧道顯微鏡的發(fā)展STM的優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)簡單對實驗環(huán)境要求低2）分辨率高，水平和垂直分辨率分別可達0.1和0.01納米3）在觀測材料表面形貌的同時還可以研究材料表面的化學(xué)性質(zhì)和電子結(jié)構(gòu)光電納米薄膜的表征課件原子力顯微鏡工作原理：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸。由于針尖尖端原子與樣品表面原子間

13、存在極微弱的排斥力（10-810-6N），通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學(xué)檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應(yīng)于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。原子力顯微鏡工作原理：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，相對于SEM，AFM具有優(yōu)點：1）可以給出正在的三維表面2）不需對樣品進行特殊處理3）可以在常壓甚至液態(tài)環(huán)境下都可以工作良好缺點：1）成像范圍太小，速度慢，受探頭影響太大2）要求樣品表面平整相對于SEM，AFM具有原子力顯微鏡AFM可以方便給出碳納米管長度和直徑分布信息原子

14、力顯微鏡AFM可以方便給出碳納米管長度和直徑分布信息原子力顯微鏡對碳納米管力學(xué)性能測試原子力顯微鏡對碳納米管力學(xué)性能測試工作模式：1）接觸式（排斥力10-1210-9N）優(yōu)點：橫向分辨率高缺點：容易損傷樣品2）非接觸式（距離520nm）優(yōu)點：不損傷樣品缺點：橫向分辨率低 3）輕敲式（探針振動振幅大于20nm） 工作模式：薄膜成分表征薄膜成分表征X射線光電子能譜(XPS)不僅電子可以被用來激發(fā)原子的內(nèi)層電子，能量足夠高的光子也可以作為激發(fā)源，通過光電效應(yīng)產(chǎn)生出具有一定能量的光電子。X射線光電子能譜儀就是利用能量較低的X射線源作為激發(fā)源，通過分析樣品發(fā)射出來的具有特征能量的電子，實現(xiàn)分析樣品化學(xué)成

15、分目的的一種分析儀器。在X射線光電子能譜儀的情況下，被激發(fā)出來的電子應(yīng)該具有能量其中v為入射X射線的頻率，EB是被激發(fā)出來的電子原來的能級能量。在入射X射線波長固定的情況下，測量激發(fā)出來的光電子的能量E，就可以獲得樣品中元素含量和其分布的情況。X射線光電子能譜(XPS)不僅電子可以被用來激發(fā)原子的內(nèi)層電XPS實驗系統(tǒng)晶體色散器樣品室X射線管減速聚集能量分析器電子倍增器放大器計數(shù)器電源系統(tǒng)真空系統(tǒng)XPS系統(tǒng)由X射線源、能量分析器、光電子探測部分真空系統(tǒng)和樣品室等組成XPS實驗系統(tǒng)晶體色散器樣品室X射線管減速聚集能量分析器電子光電納米薄膜的表征課件右圖是表面被氧化且有部分碳污染的金屬鋁的典型的圖譜

16、是寬能量范圍掃描的全譜低結(jié)合能端的放大譜O 和 C 兩條譜線的存在表明金屬鋁的表面已被部分氧化并受有機物的污染O的KLL俄歇譜線右圖是表面被氧化且有部分碳污染的金屬鋁的典型的圖譜是寬能量范金屬鋁低結(jié)合能端的放大譜(精細(xì)結(jié)構(gòu))相鄰的肩峰則分別對應(yīng)于Al2O3中鋁的2s和2p軌道的電子金屬鋁低結(jié)合能端的放大譜(精細(xì)結(jié)構(gòu))相鄰的肩峰則分俄歇電子能譜 俄歇電子能譜的基本機理是：入射電子束或X射線使原子內(nèi)層能級電子電離，外層電子產(chǎn)生無輻射俄歇躍遷，發(fā)射俄歇電子，用電子能譜儀在真空中對它們進行探測。1925年法國的物理學(xué)家俄歇（P.Auger）在用X射線研究光電效應(yīng)時就已發(fā)現(xiàn)俄歇電子，并對現(xiàn)象給予了正確的

17、解釋。1968年L.A.Harris采用微分電子線路，使俄歇電子能譜開始進入實用階段。1969年，Palmberg、Bohn和Tracey引進了筒鏡能量分析器，提高了靈敏度和分析速度，使俄歇電子能譜被廣泛應(yīng)用。俄歇電子能譜 俄歇電子能譜的基本機理是：入射電子束或X射線使58俄歇電子能譜的建立1925年法國的物理學(xué)家俄歇（P.Auger）在用X射線研究光電效應(yīng)時就已發(fā)現(xiàn)俄歇電子，并對現(xiàn)象給予了正確的解釋； 1953年J.J.Lander首次使用了電子束激發(fā)的俄歇電子能譜(Auger Electron Spectroscopy, AES)并探討了俄歇效應(yīng)應(yīng)用于表面分析的可能性。 1967年在Har

18、ris采用了微分鎖相技術(shù)，使俄歇電子能譜獲得了很高的信背比后，才開始出現(xiàn)了商業(yè)化的俄歇電子能譜儀。 1969年P(guān)almberg等人引入了筒鏡能量分析器（Cylindrical Mirror Analyser,CMA），使得俄歇電子能譜的信背比獲得了很大的改善，使俄歇電子能譜被廣泛應(yīng)用。70年代中期,把細(xì)聚焦掃描入射電子束與俄歇能譜儀結(jié)合構(gòu)成掃描俄歇微探針(SAM)配備有二次電子和吸收電子檢測器及能譜探頭,兼有掃描電鏡和電子探針的功能。58俄歇電子能譜的建立1925年法國的物理學(xué)家俄歇（P.Au俄歇譜儀示意圖俄歇譜儀示意圖基本原理60（1）俄歇電子的產(chǎn)生 原子在載能粒子（電子、離子或中性粒子）或

19、X射線的照射下，內(nèi)層電子可能獲得足夠的能量而電離，并留下空穴（受激）。 當(dāng)外層電子躍入內(nèi)層空位時，將釋放多余的能量（退激）釋放的方式可以是： 發(fā)射X射線（輻射躍遷退激方式）； 發(fā)射第三個電子俄歇電子（俄歇躍遷退激方式）?；驹?0（1）俄歇電子的產(chǎn)生61（2）俄歇電子的表示 每一俄歇電子的發(fā)射都涉及3個電子能級，故常以三殼層符號并列表示俄歇躍遷和俄歇電子。KL1L1L1M1M1L2, 3VV61（2）俄歇電子的表示KL1L1L1M1M1L2, 3VV62（3）俄歇過程和俄歇電子能量 WXY俄歇過程示意圖WXY躍遷產(chǎn)生的俄歇電子的動能可近似地用經(jīng)驗公式估算，即： 俄歇電子為近似公式，因為Ex表

20、示的是內(nèi)層填滿電子的情況下原子X能級電子的結(jié)合能；對于俄歇過程，內(nèi)層有一空位X能級的電子結(jié)合能就要增大，故實際X能級電子電離所需要的能量應(yīng)大于EX。62（3）俄歇過程和俄歇電子能量 WXY俄歇過程示意圖WXY63 原則上，俄歇電子動能由原子核外電子躍遷前后的原子系統(tǒng)總能量的差別算出。常用的一個經(jīng)驗公式為： 式中：w、x、y 分別代表俄歇電子發(fā)射所涉及的三個電子能級 EZwxy 原子序數(shù)為Z的原子發(fā)射的俄歇電子的能量 E 原子中的電子結(jié)合能。 63 原則上，俄歇電子動能由原子核外電子躍遷前后的原子64例：已知EKNi8.333 KeV，EL1Ni1.008 KeV，EL2Ni0.872 KeV，

21、EL1Cu1.096 KeV， EL2Cu0.951 KeV，求Ni的KL1L2俄歇電子的能量。解：用上經(jīng)驗公式求得：主要部分（前三項）6.453 KeV； 修正項（后一項） 0.084 KeV所以： Ni的KL1L2俄歇電子的能量6.4530.0846.369 KeV 與實測值6.384相當(dāng)吻合。 64例：已知EKNi8.333 KeV，EL1Ni1.065注意： 俄歇過程至少有兩個能級和三個電子參與，所以氫原子和氦原子不能產(chǎn)生俄歇電子。(Z3)孤立的鋰原子因最外層只有一個電子，也不能產(chǎn)生俄歇電子，但固體中因價電子是共用的，所以金屬鋰可以發(fā)生KVV 型的俄歇躍遷。65注意：66 顯然，俄歇電

22、子與特征X射線一樣，其能量與入射粒子無關(guān)，而僅僅取決于受激原子核外能級，所以，根據(jù)莫塞萊定律，可以利用此信號所攜帶的能量特征和信號強度，對試樣進行元素組成的定性定量分析。 66 顯然，俄歇電子與特征X射線一樣，其能量與入射粒子67俄歇電子產(chǎn)額 俄歇電子產(chǎn)額或俄歇躍遷幾率決定俄歇譜峰強度，直接關(guān)系到元素的定量分析。 俄歇電子與熒光X射線是兩個互相關(guān)聯(lián)和競爭的發(fā)射過程。對同一K層空穴，退激發(fā)過程中熒光X射線與俄歇電子的相對發(fā)射幾率，即熒光產(chǎn)額(K)和俄歇電子產(chǎn)額( )滿足 =1K俄歇電子產(chǎn)額與原子序數(shù)的關(guān)系 由圖可知，對于K層空穴Z19，發(fā)射俄歇電子的幾率在90以上；隨Z的增加，X射線熒光產(chǎn)額增加

23、，而俄歇電子產(chǎn)額下降。Z33時，俄歇發(fā)射占優(yōu)勢。67俄歇電子產(chǎn)額 俄歇電子產(chǎn)額或俄歇躍遷幾率決定俄歇譜68俄歇分析的選擇通常對于Z14的元素，采用KLL俄歇電子分析；14Z42時，以采用MNN和MNO俄歇電子為佳。68俄歇分析的選擇通常俄歇電子的平均逸出深度彈性碰撞非彈性碰撞平均自由程俄歇電子的平均逸出深度彈性碰撞非彈性碰撞平均自由程71俄歇電子峰彈性散射峰二次電子高能區(qū)處出現(xiàn)一個很尖的峰,此為入射e與原子彈性碰撞后產(chǎn)生的散射峰，能量保持不變。在低能區(qū)出現(xiàn)一個較高的寬峰，此為入射e與原子非彈性碰撞所產(chǎn)生的二次e，這些二次e又鏈?zhǔn)秸T發(fā)出更多的二次級電子。二峰之間的一個廣闊區(qū)域（50eV2000e

24、V）電子數(shù)目少,產(chǎn)生的峰為俄歇電子峰。俄歇電子能譜 由二次電子能量分布曲線看出：俄歇信號淹沒在很大的本底和噪聲之中。71俄歇電子峰彈性散射峰二次電子高能區(qū)處出現(xiàn)一個很尖72俄歇譜一般具有兩種形式：直接譜（積分譜）和微分譜；直接譜可以保證原來的信息量，但背景太高，難以直接處理。微分譜將直接譜的每一個峰轉(zhuǎn)化為一對正、負(fù)峰，具有很高的信背比，容易識別，但會失去部分有用信息以及解釋復(fù)雜?？赏ㄟ^微分電路或計算機數(shù)字微分獲得。負(fù)峰尖銳，正峰較小72俄歇譜一般具有兩種形式：直接譜（積分譜）和微分譜；負(fù)峰尖73俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇電子涉及到三個原子軌道能級；由于原子內(nèi)部外層電子的屏蔽效應(yīng)，芯能級軌道和次外層軌道上

25、的電子的結(jié)合能在不同的化學(xué)環(huán)境中是不一樣的，有一些微小的差異。這種軌道結(jié)合能上的微小差異可以導(dǎo)致俄歇電子能量的變化，這種變化就稱作元素的俄歇化學(xué)位移，它取決于元素在樣品中所處的化學(xué)環(huán)境。利用這種俄歇化學(xué)位移可以分析元素在該物種中的化學(xué)價態(tài)和存在形式。在表面科學(xué)和材料科學(xué)的研究中具有廣闊的應(yīng)用前景73俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇電子涉及到三個原子軌道能級；74俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇化學(xué)效應(yīng)有三類；原子發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移引起內(nèi)層能級移動；化學(xué)環(huán)境變化引起價電子態(tài)密度變化，從而引起價帶譜的峰形變化；俄歇電子逸出表面時由于能量損失機理引起的低能端形狀改變，同樣也與化學(xué)環(huán)境有關(guān)。74俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇化學(xué)效應(yīng)有三類；75 一般元

26、素的化合價越正，俄歇電子動能越低，化學(xué)位移越負(fù)；相反地，化合價越負(fù),俄歇電子動能越高, 化學(xué)位移越正。1. 原子的化合價態(tài)對俄歇化學(xué)位移的影響 75 一般元素的化合價越正，俄歇電子動能越低，化學(xué)位移76金屬Ni的MVV俄歇電子動能為61.7 eV; NiO中的Ni MVV俄歇峰的能量為57.5 eV, 俄歇化學(xué)位移為-4.2 eV; Ni2O3, Ni MVV的能量為52.3 eV, 俄歇化學(xué)位移為-9.4 eV。不同價態(tài)的鎳氧化物的Ni MVV俄歇譜 76金屬Ni的MVV俄歇電子動能為61.7 eV; 不同價態(tài)77 不論是Si3N4還是SiO2,其中在SiO2和Si3N4中, Si都是以正四

27、價存在但Si3N4的Si-N鍵的電負(fù)性差為-1.2，俄歇化學(xué)位移為-8.7 eV。而在SiO2中, Si-O鍵的電負(fù)性差為-1.7, 俄歇化學(xué)位移則為-16.3 eV。電負(fù)性差對Si LVV譜的影響 2. 相鄰原子的電負(fù)性差對俄歇化學(xué)位移的影響對于相同化學(xué)價態(tài)的原子, 俄歇化學(xué)位移的差別主要和原子間的電負(fù)性差有關(guān)。電負(fù)性差越大,原子得失的電荷也越大, 因此俄歇化學(xué)位移也越大Si3N4的Si LVV俄歇動能為80.1 eV, 俄歇化學(xué)位移為-8.7 eV。SiO2的Si LVV的俄歇動能為72.5 eV, 俄歇化學(xué)位移為-16.3 eV。77 不論是Si3N4還是SiO2,其中在SiO2和Si3

28、N78俄歇電子能譜法的應(yīng)用優(yōu)點：作為固體表面分析法，其信息深度取決于俄歇電子逸出深度(電子平均自由程)。對于能量為50 eV2 keV范圍內(nèi)的俄歇電子，逸出深度為0.42 nm。深度分辨率約為1 nm，橫向分辨率取決于入射束斑大小?？煞治龀鼿、He以外的各種元素。對于輕元素C、O、N、S、P等有較高的分析靈敏度?？蛇M行成分的深度剖析或薄膜及界面分析。78俄歇電子能譜法的應(yīng)用優(yōu)點：79局限性不能分析氫和氦元素；定量分析的準(zhǔn)確度不高；對多數(shù)元素的探測靈敏度為原子摩爾分?jǐn)?shù)0.1%1.0%；電子束轟擊損傷和電荷積累問題限制其在有機材料、生物樣品和某些陶瓷材料中的應(yīng)用；對樣品要求高，表面必須清潔(最好光滑)等。 79局限性不能分析氫和氦元素；電子結(jié)構(gòu)和原子態(tài)的表征電子結(jié)構(gòu)和原子態(tài)的表征紫外光電子能譜（UPS）1、