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浅谈 XPS 的测试与数据分析

浅谈 XPS 的测试与数据分析. 张亚平. 简介. XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) ， 能够分析出了氢，氦以外的所有元素。测定精确到 0.1at%, 空间分辨率为 100um, X-RAY 的分析深度在 1.5nm 左右。 XPS 的样品一般是 10mm*10mm*5mm, 也可以更小些。厚度不能超过 5mm. XPS 分析室的真空度可以达到 <10 -9 Pa, 因此样品要干燥，不能释放气体。 XPS 的灵敏度很高，待测样品表面，绝对不能用手，手套接触，也不要清洗。. 原理

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浅谈 XPS 的测试与数据分析

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Presentation Transcript

  1. 浅谈XPS的测试与数据分析 张亚平

  2. 简介 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)， 能够分析出了氢，氦以外的所有元素。测定精确到 0.1at%, 空间分辨率为 100um, X-RAY 的分析深度在 1.5nm 左右。 XPS 的样品一般是 10mm*10mm*5mm, 也可以更小些。厚度不能超过 5mm. XPS 分析室的真空度可以达到<10-9 Pa, 因此样品要干燥，不能释放气体。XPS的灵敏度很高，待测样品表面，绝对不能用手，手套接触，也不要清洗。

  3. 原理 这方面很多书上都介绍了，归根结底就是一个公式： E(b)= hv-E(k)-W E(b): 结合能（binding energy） hv: 光子能量 （photo energy） E(k): 电子的动能 （kinetic energy of the electron） W: 仪器的功函数（spectrometer work function） 通过测量接收到的电子动能，就可以计算出元素的结合能。 铝靶：hv=1486.6 eV 镁靶：hv=1253.6 eV

  4. 应用 由于元素的结合能是唯一标识的，因而我们可以用 xps 作： （1）组成样品的元素的标定 （2）各元素含量的计算 （3）元素的侧向分布 （4）化学态标定 （5）测量超薄（小于 5 纳米）样品的厚度

  5. XPS 实验结果如何分析 • XPSpeak 软件,或者 origin • XPS 手册 C. D. Wagner, W. M. Riggs, L. E. Davis, et al., Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy [M], (G. E. Muilenberg, editor) Perkin Elmer Corporation (Physical Electronics), 1979 • 网络数据库http://www.lasurface.com/database/elementxps.php

  6. XPS分峰 • 计算表面元素含量 用所有分峰面积加和做总面积，除以灵敏度因子，如一个元素如 Si 2p 有两个峰，把每一个人的峰面积相加，然后除以灵敏度因子。 • 计算元素相对含量

  7. XPS 与 EDX 在分析表面元素方面有什么区别 • XPS 不光可以分析出何种元素，什么含量，还可以知道该元素是何种价态，比如金属表面，可以知道它是否被氧化，生成物是什么；而 EDX 只能知道何种元素，各元素含量。 • XPS 一般采样深度为几个纳米，如果用角分辨 XPS 可以到十几个纳米，用深度剖析可以达到几百个纳米；一般 EDX 打入的深度只有零点几到几个微米。

  8. 谢谢大家，欢迎批评指正！

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