材料电子及中子分析技术第10章 其它电子分析技术.pptxVIP

其它电子分析技术材料研究方法南京理工大学材料学院·朱和国

一其它电子分析技术一、低能电子衍射二、反射式高能电子衍射三、俄歇电子能谱四、X光电子能谱五、隧道显微镜六、聚焦离子束及能量损失谱等

一、低能电子衍射（LowEnergyElectronDiffraction,LEED）1.基本原理图9-33低能电子衍射的几何图解反射球半径：小，因低能，波长长倒易杆：长，因作用深度浅，试样厚度薄衍射：背散射电子衍射，反射球淹没在倒易杆中倒易点阵：二维面点阵投影面：球面（反射球小）

二、低能电子衍射（LowEnergyElectronDiffraction,LEED）(a)二维点阵的倒易点阵图9-34二维点阵及其倒易点阵(b)二维点阵的倒易点阵

一、低能电子衍射（LowEnergyElectronDiffraction,LEED）1.低能电子衍射仪的结构与花样特征图9-35低能电子衍射装置结构示意图1）G1和G4与样品共同接地，三者电位相同，从而使样品与G1之间无电场存在，这就保证了背散射电子衍射束不会发生畸变。2）G4接地可起到对接受极的屏蔽作用，减少G3与接受极之间的电容。3）G2和G3同电位，并略低于灯丝（阴极）的电位，起到排斥损失了部分能量的非弹性散射电子。4）接受极为半球形荧光屏，并接有5kV的正电位，对穿过球形栅极的背散射电子衍射束（由弹性背散射电子组成）起加速作用，提高能量，以保证衍射束在荧光屏上聚焦成像，显示衍射花样。

一、低能电子衍射（LowEnergyElectronDiffraction,LEED）2.LEED的应用例1．气相沉积膜的生长研究(a)-衬底(b)-0.2ML(c)-0.65ML(d)-0.8ML图9-36不同沉积量时W(110)表面铟膜的LEED花样

二、低能电子衍射（LowEnergyElectronDiffraction,LEED）图9-37Ag(110)不同蒸发温度时的LEED花样(试样温度TS=20℃)(a)衬底E=29eV,Tv=20℃；(b)E=13eV,Tv=145℃；(c)E=13eV,Tv=152℃；(d)E=13eVTv=153℃

一、低能电子衍射（LowEnergyElectronDiffraction,LEED）例2联用技术图9-38室温下不同沉积量时W(100)面生长Ni膜的STM图及LEED衍射花样(a)-0.5ML(100×100nm2)(b)-1.8ML(100×100nm2)(c)-1.8ML(50×50nm2)(d)-2.7ML,LEED(e)-花样模拟图(f)-6.8ML(100×100nm2)

1工作原理二、反射式高能电子衍射（ReflectionHigh-EnergyhighEnergyElectronDiffraction,LEED）图10-6?RHEED结构原理示意图图10.7（a）Ewald反射球示意图（b）粗糙表面、（c）台阶表面和（d）光滑表面对应的衍射花样

1）GaSb薄膜的生长过程分析图10.9520℃下生长GaSb薄膜的RHEED衍射图样。（ａ）未生长；（ｂ）开始生长；（ｃ）生长一段时间；（ｄ）生长完成2.反射式高能电子衍射应用

2）SOI(Silicon-on-Insulator)基片上YSZ（Yttrium-StabilizedZirconia）陶瓷薄膜的生长?图10.10?沉积在SOI基片上的YSZ陶瓷薄膜在不同沉积时间时的RHEED衍射图

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一结构原理定性分析定量分析化学价态分析二三四五应用举例一、俄歇电子能谱分析（AugerElectronSpectroscopy，AES）

信息：俄歇电子（50～1500eV，平均自由程1nm左右）用途：表层的成分分析及样品表面化学态的信息。图9-1俄歇能谱仪的结构示意图一、结构原理

一、结构原理需指出以下几点：1）圆筒镜分析器中还带有一个离子枪，其功用主要有两个：（1）清洗样品表面，保证分析时样品表面干净无污染；（2）刻蚀（剥层）样品表面，以测定样品成分沿深度方向的分布规律。2）激发俄歇电子的电子枪也可置于圆筒镜分析