当前课程知识点：现代材料分析方法 > 第四章 电子能谱分析 > 4.5 俄歇电子能谱(下) > 俄歇电子能谱(下)
接下来我们介绍俄歇的化学效应
前面我们学习XPS的时候
我们知道XPS有一定的化学位移
而俄歇同样也有类似的效应
这是因为我们的电子
是在原子核的周围
而电子会对原子核有一定的屏蔽效应
所以新能级轨道和
次外层轨道上的电子结合
能在不同的化学环境中是不一样的
有一些微小的差异
而这种轨道结合能上的微小差异
可以导致俄歇电子能量的变化
我们称之为俄歇的化学位移
它取决于元素
样品所处的化学环境
而利用这种俄歇化学位移可以分析
元素在该物种中的化学价态或者种类
这在材料分析当中是非常有用的
接下来我们有两个例子
首先我们来了解一下
原子的化合价态
对俄歇化学位移的影响
而一般元素的化合价态越正
俄歇电子的动能越低
化学位移越负而相反的化学价越负
俄歇电子的动能越高
化学位移越正
对于铝和硅而言
当它们都是零价态的时候
他们的LMM电子的动能
分别是70左右和90左右
而当形成了氧化物
分别形成了氧化铝和氧化硅的时候
它们的动能进行了一定的变化
分别是朝小的方向变化
铝从70减少到60左右
而对于氧化硅而言
则从90多减少到了70多
右边这个图是
针对氧化镍和三氧化二镍的一个情况
我们也能非常清楚的看出
对于MVV的俄歇电子的动能
对于纯金属镍它是61.7
而对氧化镍中它是57.5
活性化学位移是-4.2电子伏特
而对三氧化二镍中
它的MVV的能量是52.3电子伏特
化学位移是-9.4电子伏特
另外还有一种情况是
对电负性也会对俄歇化学位移
产生一定的影响
对于相同化学价态的
原子核些化学位移差别
主要在原子间的电负性有关系
比如说我们右边这个图
分别是二氧化硅和氮化硅的
情况的对比
结果我们也看到他们确实是
存在一定的差异
氮化硅的Si LVV
俄歇动能为80.1 eV
Si-N键的电负性差为-1.2
俄歇化学位移为-8.7 eV
Si LVV的
俄歇动能为72.5 eV
Si-O键的电负性差为-1.7
俄歇化学位移为-16.3 eV
所以基于这样
我们知道俄歇电子可以分析
它的电负性和它的化学价态的差异
可以来总结一下俄歇电子能谱的特点
俄歇电子能谱
作为固体表面的分析方法
其信息深度
主要取决于俄歇电子逸出的深度
对于能量在50电子伏特和
2000电子伏特范围内
俄歇电子它逸出深度
主要在0.4到2纳米之间
深度分辨率大约是一个纳米
横向分辨率它取决于电子束束斑大小
它可以分析处于
氢和氦以外的各种元素
并且对于轻元素来讲
有比较高的分析灵敏度
同时也可以进行深度的剖析
或者薄膜的及界面的分析
另外这一点我们要注意
在表层内逸出俄歇电子时
入射出的侧向扩展几乎尚未开始
所以其空间分辨率和
俄歇电子束的直径是息息相关的
这个对XPS而言
x射线不易聚焦
它的分辨率不容易
达到俄歇电子能谱这么高
但同时我们要留意到他的缺点
第一
他不能分析氢和氦元素
另外它定量分析的准确度不高
对多数元素的探测灵敏度
大约在0.1%~1%之间
我们再来对比一下
俄歇电子能谱和XPS
与XPS相比
俄歇能谱虽然在能量分辨率方面
有相对偏低
但却具有XPS
难以达到的微区分析的优点
并且一般而言
由于俄歇电子能谱涉及到
三个原子轨道能级
其化学位移要比XPS的位移
要大得多
同时因为
某些元素的XPS化学位移很小
难以鉴别其化学环境的影响
但是它们的俄歇化学位移却
相对比较大
所以后者更适合表征化学环境的作用
此外由于俄歇电子能谱的分辨率
以及化学位移的理论分析
相对比较困难
这也是俄歇电子能谱
一个比较大的缺点
所以俄歇化学效应
在化学研究当中应用不是特别的多
这一块近年来
技术也是进步得非常快
所以未来我们也有可能会看到
俄歇电子能谱应用越来越广泛
前面我们都介绍了
X射线光电的能谱
俄歇电子能谱
接下来我们来总结一下
能谱分析在材料分析中的一些应用
首先它可以进行材料的表面进行偏析
表面杂质分布和界面元素分析
来进行表征
第二
它可以进行金属半导体
和复合材料的界面研究
第三
可以进行薄膜多层膜的
生长机理的研究
第四
对于表面的力学性质
比如说摩擦磨损
粘着断裂都可以进行研究
另外对材料的化学过程
比如说腐蚀
钝化
晶间腐蚀
氢脆
氧化等等都可以进行研究
因为这些都涉及到表面的相应的变化
另外也有研究者进行了
集成电路掺杂的三维微区分析
和固体表面的吸附清洁度粘附物鉴定
总体来讲
能谱分析是在材料的表面
进行相关的分析
这是一个非常有效的手段
所以当我们对材料表面
有些不太确定的时候
都可以用能谱分析来进行表征
希望同学们将来
在进行材料表面分析的时候
可以考虑到
运用能谱分析的知识与手段
来进行材料的分析
以上的课程就介绍到这里
同学们再见
-1.1 X射线的性质及X射线的产生
-1.2 X射线谱
--X射线谱
-1.3 X射线与物质的作用
-1.4 衍射的几何条件
--衍射的几何条件
--衍射的几何条件-小测
-1.5 X射线的衍射方法
--X射线的衍射方法
--X射线的衍射方法-小测
-1.6 X射线的衍射数据
--X射线的衍射数据
--X射线的衍射数据-小测
-1.7 X射线衍射物相定性分析
--X射线衍射物相定性分析-小测
-1.8 物相定量分析方法
--物相定量分析方法
--物相定量分析方法-小测
-第一章测试题
-2.1 显微分析概论
--显微分析概论
-2.2 电子光学基础
--电子光学基础
-2.3 透射电子显微镜结构和成像原理（上）
-2.4 透射电子显微镜结构和成像原理（下）
-2.5 透射电镜的电子像衬度原理
-2.6 电子衍射
--电子衍射
-2.7 薄膜样品的制备
--薄膜样品的制备
-2.8 扫描电镜的工作原理
--扫描电镜的工作原理-小测
-2.9 电子束与固体的相互作用
--电子束与固体的相互作用-小测
-2.10 扫描电镜的结构和性能参数
--扫描电镜的结构和性能参数-小测
-2.11 二次电子像的衬度原理
--二次电子像的衬度原理-小测
-2.12 背散射电子像的衬度原理
--背散射电子像的衬度原理-小测
-2.13 波谱和能谱分析
--波谱和能谱分析
--波谱和能谱分析-小测
-2.14 扫描电镜的样品制备
--扫描电镜的样品制备-小测
-2.15 扫描隧道显微镜
--扫描隧道显微镜-测试
-2.16 原子力显微镜的工作原理及应用
--原子力显微镜的工作原理及应用-测试
-第二章测试题
-3.1 红外光谱概述与原理
--红外光谱概述与原理-小测
-3.2 红外光谱图解析与仪器构造
--红外光谱图解析与仪器构造-小测
-3.3 拉曼光谱概述与原理
--拉曼光谱概述与原理-小测
-3.4 拉曼光谱图解析和仪器构造
--拉曼光谱图解析和仪器构造-小测
-3.5 核磁共振氢谱的基本原理
-3.6 核磁共振谱仪的构造与氢谱解析
-3.7 质谱分析概述及原理
-3.8 离子的类型及质谱基本术语
-3.9 质谱分析及联用技术
-3.10 紫外-可见吸收光谱的基本原理
-3.11 紫外-可见吸收光谱的仪器构造与应用
-3.12 分子荧光光谱的基本原理
-3.13 分子荧光光谱的特征与仪器构造
-第三章测试题
-4.1 电子能谱概述
--电子能谱概述
-4.2 XPS基本原理
--XPS基本原理
-4.3 XPS结果分析
--XPS结果分析
-4.4 俄歇电子能谱(上)
-4.5 俄歇电子能谱(下)
-5.1 DTA基本原理
--DTA基本原理
-5.2 DTA基本结构
--DTA基本结构
-5.3 DTA曲线影响因素
-5.4 DTA定性定量分析
-5.5 DSC基本原理
--DSC基本原理
-5.6 热重法
--热重法
-第五章测试题
