1 ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В. И. Троян,

Скачать презентацию 1 ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ   В. И. Троян, Скачать презентацию 1 ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В. И. Троян,

126723.ppt

  • Размер: 5.8 Мб
  • Автор: Вячеслав Принцев
  • Количество слайдов: 20

Описание презентации 1 ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В. И. Троян, по слайдам

1 ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ  В. И. Троян, М. А. Пушкин, В. Д. Борман, В.1 ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В. И. Троян, М. А. Пушкин, В. Д. Борман, В. Н. Тронин презентация к лекциям по курсу «Физические методы исследования поверхности и наноструктур»

2 Лекция 1  Ожэ-электорнная спектроскопия Pierre Auger (1899 -1993) - поверхностная чувствительность метода2 Лекция 1 Ожэ-электорнная спектроскопия Pierre Auger (1899 -1993) — поверхностная чувствительность метода ОЭС; — чувствительность к химическому состоянию элементов; -возможность сканирования образца сфокусированным электронным пучком, позволяющая получать карту распределения элементов по поверхности образца (оже-электронная микроскопия) с субмикронным разрешением; — использование анализаторов электронов типа цилиндрического зеркала, обладающих большей чувствительностью по сравнению с другими типами анализаторов.

3 Лекция 1 Квантовые числа Число электронов в оболочке n l j Рентгеновский индекс3 Лекция 1 Квантовые числа Число электронов в оболочке n l j Рентгеновский индекс Спектроскопическое обозначение уровня (РФЭС) Рентгеновское обозначение уровня (ОЭС) 2 1 0 1/2 1 1 s 1/2 K 0 1/2 1 2 s 1/2 L 1 1/2 2 2 p 1/2 L 2 6 2 1 3/2 3 2 p 3/2 L 3 0 1/2 1 3 s 1/2 M 1 1/2 2 3 p 1/2 M 2 1 3/2 3 3 p 3/2 M 3 3/2 4 3 d 1/2 M 4 10 3 2 5/2 5 3 d 3/2 M 5 Рентгеновские и спектроскопические обозначения электронных уровней ОЭС

4 Лекция 1  Физический принцип ОЭС. Оже-эффект.  1) ионизация остовных электронных уровней4 Лекция 1 Физический принцип ОЭС. Оже-эффект. 1) ионизация остовных электронных уровней первичным электронным пучком; 2) оже-рекомбинация (безызлучательный, jkl оже-переход); 3) эмиссия оже-электрона; 4) регистрация энергетического спектра оже-электронов, покинувших образец.

5 Преимущества использования электронного пучка: - простота получение электронного пучка нужной энергии кэ. В5 Преимущества использования электронного пучка: — простота получение электронного пучка нужной энергии кэ. В и интенсивностью ; — возможность фокусировки электронного пучка (до единиц микрон) и сканирования им поверхности образца, позволяющая получать информацию о локальном элементном составе образца (оже-электронная микроскопия).

6 Лекция 1  Общий вид электронного спектра в ОЭС 6 Лекция 1 Общий вид электронного спектра в ОЭС

7 Представление спектров в дифференциальном виде позволяет: - увеличить интенсивность слабых пиков, так как7 Представление спектров в дифференциальном виде позволяет: — увеличить интенсивность слабых пиков, так как производная не зависит от интенсивности самого пика ; — подавить фон неупругорассеянных электронов, который слабо зависит от энергии в окрестности анализируемого оже-электронного пика; — облегчить определение положения широких оже-электронных линий. 0~/d. KEd. I фон

8 Лекция 22  Расчет кинетической энергии оже-электрона lkjjkl. BEBEBEKE 1.  «Нулевое» приближение8 Лекция 22 Расчет кинетической энергии оже-электрона lkjjkl. BEBEBEKE 1. «Нулевое» приближение 2. Приближение эквивалентных остовов 3. Учет взаимодействия двух дырок в конечном состоянии или 11 Z l Z k Z jkl. BEBEBEKE ), ()()(lk. Fk. BEj. BEBEKElkjjkl ), (, lk. FRRKET lklkjjjkl lk TRRRR, ), (lk. FRBEBEBEKE T lkjjkl Элемент КЕ ( L 3 VV ) , э. В R T , э. В F , э. В RT — F , э. В Вклад R T — F в КЕ , % Ni 846 28. 1 26. 6 1. 5 0. 2 Cu 919 21. 6 26. 3 — 4. 7 0. 5 Zn 992 21. 9 29. 4 — 7. 5 0.

9 Лекция 22  Форма оже-электронных спектров )(~~)(EPEICCV 1. CCV оже-переходы 2. С VV9 Лекция 22 Форма оже-электронных спектров )(~~)(EPEICCV 1. CCV оже-переходы 2. С VV оже-переходы Учет взаимодействия дырок в конечном состоянии ( d -металлы) Ed. EEEPEICVV)()(~~)( Локализованное экситоноподобное двухдырочное состояние. Увеличение энергии взяимодействия двух дырок F по отношению к ширине валентной зоны W

10 Co Ni Cu. Широкий спектр Узкий  «атомоподобный»  спектр 10 Co Ni Cu. Широкий спектр Узкий «атомоподобный» спектр

11 Лекция 22  Интенсивность оже-электронных линий dxxn. EDETEIEI Ex h pjp cose )()(~)(11 Лекция 22 Интенсивность оже-электронных линий dxxn. EDETEIEI Ex h pjp cose )()(~)( )(/ 0 2 13 )(103. 1 )( j p pj BE Ecb E Сечение ионизации электронным ударом 19 213 10~ ~ 500 5. 03. 0103. 1 см 2 9 10~~ n. IIp А 0. 01%A 10/A 10~/ 59 p. II Низкая эффективность выхода оже-электронов!

12 Лекция 22  Интенсивность оже-электронных линий Увеличение сечения ионизации за счет вторичных и12 Лекция 22 Интенсивность оже-электронных линий Увеличение сечения ионизации за счет вторичных и обратно рассеянных электронов. ), (1)()()( ~ jppj E BE jpjpj. BEEr. Ed. EEEf. EE p j покидающие образец оже-электроны быстрые электроныионизован- ные атомы обратно-расс еянные первичные электроны ~ 1 мкм~ 1 нм

13 Лекция 3  Количественный анализ оже-спектров Сравнение РФЭС и ОЭС), , (p. BA13 Лекция 3 Количественный анализ оже-спектров Сравнение РФЭС и ОЭС), , (p. BA B A EF I I n n Характеристика РФЭС Относительная чувствительность 1 ML, не чувствует Н и Не 1 ML, не чувствует Н, Не и атомарный Li Глубина анализируемого слоя 3 -10 нм Пространственное разрешение Стандартный РФЭС ~ 1 мм; «нано. ЭСХА» : ~ 100 нм < 12 нм Количественный анализ тонкой структуры спектров + +/- Качественный анализ + +

14 Оже-электронный спектрометр PHIPHI -680 (США) с цилиндрическим энергоанализатором 14 Оже-электронный спектрометр PHIPHI -680 (США) с цилиндрическим энергоанализатором

15 Характеристики оже-спектрометра  PHIPHI -680  • - пространственное разрешение до 10 нм,15 Характеристики оже-спектрометра PHIPHI -680 • — пространственное разрешение до 10 нм, • — глубина анализа 0, 5 -5 нм, • — ускоряющее напряжение 0 -30 к. В, • — разрешение по энергии 0. 5%, • — чувствительность 0, 3 -1, 5 ат. % при идентификации всех химических элементов, кроме водорода и гелия.

16 K инетическая энергия оже-электрона: KE ≈ BE ( L 2 ) - BE16 K инетическая энергия оже-электрона: KE ≈ BE ( L 2 ) — BE ( L 3 )- BE ( M* ) ВЕ – энергия связи электрона (относительно уровня Ферми), IP – потенциал ионизации (относительно уровня вакуума) Переход Костера-Кронига происходит если: KE К К >0 => BE( L 2 )-BE( L 3 ) > BE( M* ) Для меди : Металл : BE( L 2 )-BE( L 3 ) = Δ BE ( 2 p ) = 19. 8 э. В BE ( M* ) = E (3 d) =10. 2 э. В Δ BE ( 2 p ) > E (3 d) -> переход К K есть Атом : IP играет роль B Е IP ( 3 d ) ≈ 20 э. В ∆ E перехода КК нет = > Для нанокластеров Cu процесс Костера-Кронига можно использовать для наблюдения перехода металл-неметалл! LL 22 LL 33 MMЛекция 4 Применение ОЭС для исследования нанообъектов Методика исследования перехода металл-неметалл в нанокластерах Cu на основе оже-процесса Костера-Кронига (КК)

17 Нанокластеры Cu на поверхности графита Оже-спектры  LL 33  MMMM  ии17 Нанокластеры Cu на поверхности графита Оже-спектры LL 33 MMMM ии LL 22 MMMM кластеров Cu Cu размером 2 –– > > 10 нм Отношение интенсивностилиний LL 33 MMMM и и LL 22 MMMM в зависимости от размера кластеров R Rметалл атом. Cu металл (есть КК) : I 3 /I 2 ≈ 8 Cu кластер : 8 > I 3 /I 2 > 2 Cu атом (нет КК): I 3 /I 2 ≈ 2 Переход металл-неметал л в кластерах Cu. Cu размером ~ ~ 2 нм. Лекция 4 Применение ОЭС для исследования нанообъектов

18 Лекция 4 Применение ОЭС: локальный элементный анализ Оже-спектры микрочастицы Fe  и чистой18 Лекция 4 Применение ОЭС: локальный элементный анализ Оже-спектры микрочастицы Fe и чистой поверхности образца

19 Электронная оже-микроскопия : изображения участка поверхности образца с микрочастицами Fe Fe во вторичных19 Электронная оже-микроскопия : изображения участка поверхности образца с микрочастицами Fe Fe во вторичных электронах и карты распределения элементов CC , , SS , , Fe. Fe , , Na. Na , , OO. . С S Fe Na O 1 мкм

20 Электронная оже-микроскопия : :  изображения участка поверхности образца с микрочастицами оксида кальция20 Электронная оже-микроскопия : : изображения участка поверхности образца с микрочастицами оксида кальция во во вторичных электронах и карты распределения элементов CC , , SS , , Ca. Ca , , Na. Na , , OO. . 1 мкм