薄膜材料的表征方法演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有57頁\編輯于星期五薄膜材料的表征方法現(xiàn)在是2頁\一共有57頁\編輯于星期五較為廣泛的方法:薄膜的厚度測量薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)的表征薄膜成分的分析薄膜附著力的測量現(xiàn)在是3頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1薄膜厚度的光學(xué)測量方法光學(xué)方法可被用于透明和不透明薄膜使用方便，測量精度高多利用光的干涉現(xiàn)象作為測量的物理基礎(chǔ)現(xiàn)在是4頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1.1光的干涉條件6.1.1薄膜厚度的光學(xué)測量方法nc(AB+BC)-AN=2nchcosθ=Nλ(N-任意正整數(shù))現(xiàn)在是5頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1.2不透明薄膜厚度測量的等厚干涉法6.1.1薄膜厚度的光學(xué)測量方法臺階上下沉積一層高反射率的金屬層覆蓋半反射半透明的平板玻璃片單色光照射，玻璃片和薄膜之間光的反射導(dǎo)致干涉現(xiàn)象光干涉形成極大的條件為S=1/2(N-1)λ在玻璃片和薄膜的間距S增加ΔS＝λ/2時，將出現(xiàn)一條對應(yīng)的干涉條紋，間隔為Δ0。薄膜上形成的厚度臺階也會引起光程差S的改變，因而它會使得從顯微鏡中觀察到的光的干涉條紋發(fā)生移動。條紋移動Δ所對應(yīng)的臺階高度應(yīng)為h=Δλ/(2Δ0)測出Δ0和Δ，即測出了薄膜的厚度現(xiàn)在是6頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1.2不透明薄膜厚度測量的等色干涉法6.1.1薄膜厚度的光學(xué)測量方法使用非單色光源照射薄膜表面采用光譜儀測量玻璃片、薄膜間距S引起的相鄰兩個干涉極大條件下的光波長λ1、λ2，以及臺階h引起的波長差Δλ由下式推算薄膜臺階的高度等色干涉法的厚度分辨率高于等厚干涉法，可以達到小于1nm

現(xiàn)在是7頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1.3透明薄膜厚度測量的干涉法6.1.1薄膜厚度的光學(xué)測量方法原理：在薄膜與襯底均是透明的，且折射率分別為n1、n2時，薄膜對垂直入射的單色光的反射率隨著薄膜的光學(xué)厚度n1h的變化而發(fā)生振蕩。當(dāng)n1>n2（n2＝1.5，相當(dāng)于玻璃）時，反射極大的位置：h=(2m+1)λ/4n1

對于n1<n2，反射極大的條件變?yōu)椋篽=(m+1)λ/2n1現(xiàn)在是8頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1.3透明薄膜厚度測量的干涉法第一種，變角度干涉法（VAMFO）在樣品角度連續(xù)變化的過程中，在光學(xué)顯微鏡下可以觀察到干涉極大和極小的交替出現(xiàn)。當(dāng)襯底不透明，且具有一定的反射率時，光的干涉條件為：

h=Nλ/(2n1cosθ)由干涉極值出現(xiàn)的角度θ′和已知的n1，可以擬合求出N和薄膜厚度h。缺點：必須已知波長λ時薄膜的n1。否則，就需要先由一個假設(shè)的折射率出發(fā)，并由測量得到的一系列干涉極值時的入射角θ′（θ）去擬合它。現(xiàn)在是9頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.1.3透明薄膜厚度測量的干涉法第二種，等角反射干涉法（CARIS）。使用非單色光入射薄膜表面，在固定光的入射角度的情況下，用光譜儀分析光的干涉波長λ。干涉極大或極小出現(xiàn)的條件與上同，但此時N與λ均在變化，而θ不變，h=N1λ1/(2n1cosθ)＝N2λ2/(2n1cosθ)h=-ΔNλ1λ2/[2n1(λ1-λ2)cosθ]前提條件是已知薄膜的折射率n1，且不隨波長λ變化?，F(xiàn)在是10頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.2薄膜厚度的機械測量方法6.1.2.1表面粗糙度儀法直徑很小的觸針滑過薄膜表面，同時記錄觸針在垂直方向的移動情況并畫出薄膜表面輪廓。可測量表面粗糙度，也可測量特意制備的薄膜臺階高度，得到薄膜厚度的信息。垂直位移的分辨率最高可達1nm。方法簡單，測量直觀缺點在于：（1）容易劃傷較軟的薄膜并引起測量誤差；（2）對于表面粗糙的薄膜，其測量誤差較大。

現(xiàn)在是11頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.2薄膜厚度的機械測量方法6.1.2.2稱量法精確測定薄膜的A、ρ和m，由h=m/Aρ可計算薄膜厚度h。缺點：精確度依賴于薄膜的密度ρ以及面積A的測量精度；在襯底不很規(guī)則時，準(zhǔn)確測量薄膜的面積也較難?？捎糜诒∧ず穸鹊膶崟r測量。采取將質(zhì)量測量精度提高至10-8g，同時加大襯底面積并降低其質(zhì)量的方法，甚至可以將薄膜厚度的測量精度提高至低于一個原子層的高水平?，F(xiàn)在是12頁\一共有57頁\編輯于星期五6.1.2薄膜厚度的機械測量方法6.1.2.2石英晶體振蕩器法基于適應(yīng)晶體片的固有振動頻率隨其質(zhì)量的變化而變化的物理現(xiàn)象。使用石英晶體振蕩器測量薄膜厚度需要注意兩個問題:一，石英晶體的溫度變化會造成其固有頻率的漂移；二，應(yīng)采用實驗的方法事先對實際的沉積速度進行標(biāo)定。在大多數(shù)的情況下，這種方法主要是被用來測量沉積速度。將其與電子技術(shù)相結(jié)合，不僅可實現(xiàn)沉積速度、厚度的檢測，還可反過來控制物質(zhì)蒸發(fā)或濺射的速率，從而實現(xiàn)對于薄膜沉積過程的自動控制?，F(xiàn)在是13頁\一共有57頁\編輯于星期五電子束與固體樣品作用時產(chǎn)生的信號散射當(dāng)一束聚焦電子沿一定方向射到樣品上時，在樣品物質(zhì)原子的庫侖電場作用下，入射電子方向?qū)l(fā)生改變，稱為散射。原子對電子的散射還可以進一步分為彈性散射和非彈性散射。在彈性散射中，電子只改變運動方向，基本上無能量變化。在非彈性散射中，電子不但改變方向，能量也有不同程度的衰減，衰減部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊?、光、X射線、二次電子等。6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是14頁\一共有57頁\編輯于星期五電子束與固體樣品作用時產(chǎn)生的信號6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是15頁\一共有57頁\編輯于星期五二次電子：外層價電子激發(fā)(SEM)背散射電子：被反彈回來的一部分入射電子(SEM)透射電子（TEM）俄歇電子：內(nèi)層電子激發(fā)(AES，表面層成分分析)

6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是16頁\一共有57頁\編輯于星期五6.2.1SEM(scanningelectronmicroscope)

---電鏡的發(fā)展簡史1935年，Knoll提出掃描電鏡的設(shè)計思想1942年，Zworykin等人通過反復(fù)研究，設(shè)計了第一臺用于觀察厚試樣的掃描電鏡，并提出形貌反差主要是由二次電子發(fā)射所致，獲得了50nm的分辨率。并且建立了現(xiàn)代掃描電鏡的基本理論的。第一臺商品掃描電鏡于1965年研制成功（英國劍橋科學(xué)公司MarkⅠ型）。以后直到70年代末，美、英、法、荷蘭、日、德等十多家廠商生產(chǎn)和出售了6000多臺掃描電鏡，這些公司積極發(fā)展新的改進型儀器，但直到現(xiàn)在，掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)與1942年的儀器仍相差不大。后來掃描電鏡的發(fā)展主要表現(xiàn)在，電子光源——如LaB6陰極、場發(fā)射電子源，反差機理研究及圖像處理功能等方面。6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是17頁\一共有57頁\編輯于星期五6.2薄膜形貌的表征方法6.2.1SEM

可提供清晰直觀的形貌圖像，分辨率高（最佳分辨率可達5nm左右）、觀察景深長，可以采用不同的圖像信息形式，可以給出定量或半定量的表面成分分析結(jié)果。主要工作模式之一：二次電子像。二次電子是入射電子從樣品表層激發(fā)出來的能量最低的一部分電子，用被光電倍增管接收下來的二次電子信號來調(diào)制熒光屏的掃描亮度。由于樣品表面的起伏變化將造成二次電子發(fā)射的數(shù)量及角度分布的變化。因此，通過保持屏幕掃描與樣品表面電子束掃描的同步，即可使屏幕圖像重現(xiàn)樣品的表面形貌。而屏幕傷圖像的大小與實際樣品上的掃描面積之比即是掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)?，F(xiàn)在是18頁\一共有57頁\編輯于星期五6.2.1SEM二次電子像幾乎任何形狀的樣品都可被直接觀察，不需要拋光處理。樣品需具有一定的導(dǎo)電能力，對于導(dǎo)電性較差的樣品，則可采取噴涂一層導(dǎo)電性較好的C或Au膜的方法。金剛石薄膜的表面形貌的圖像。

現(xiàn)在是19頁\一共有57頁\編輯于星期五現(xiàn)在是20頁\一共有57頁\編輯于星期五6.2.2TEM

特點與應(yīng)用：同時具備兩大功能：組織形貌分析和物相分析。能夠以原子尺度的分辨能力，同時提供物理分析和化學(xué)分析所需全部功能的儀器。特別是選區(qū)電子衍射技術(shù)的應(yīng)用，使得微區(qū)形貌與微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來，再配以能譜或波譜進行微區(qū)成份分析，得到全面的信息。6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是21頁\一共有57頁\編輯于星期五透射電鏡成像原理阿貝光學(xué)顯微鏡衍射成像原理同樣適合于透射電子顯微鏡。即平行入射波受到有周期性特征物體的散射作用在物鏡的后焦面上形成衍射譜，各級衍射波通過干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。不僅可以在物鏡的像平面獲得放大的電子像，還可以在物鏡的后焦面處獲得晶體的電子衍射譜。6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是22頁\一共有57頁\編輯于星期五物平面像平面后焦面光源透鏡的成像過程

第一個過程是平行電子束遭到物的散射作用而分裂成為各級衍射譜，即由物變換到衍射的過程；第二個過程是各級衍射譜經(jīng)過干涉重新在像平面上會聚成諸像點，即由衍射重新變換到物(像是放大了的物)的過程?，F(xiàn)在是23頁\一共有57頁\編輯于星期五6.2薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法6.2.2TEM電子束固定地照射在樣品中很小的一個區(qū)域上。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)薄膜的結(jié)構(gòu)和成分的信息。晶體點陣對電子具有很大的散射能力，而且這種散射能力隨著樣品原子序數(shù)的增加而提高。因而，透射電子顯微鏡所用的樣品需要減薄到很薄的厚度?，F(xiàn)在是24頁\一共有57頁\編輯于星期五6.2.2TEM

樣品制備透射電子顯微鏡利用穿透樣品的電子束成像，這就要求被觀察的樣品對入射電子束是“透明”的。電子束穿透固體樣品的能力主要取決與加速電壓和樣品的物質(zhì)原子序數(shù)。通常加速電壓越高，樣品原子序數(shù)越低，電子束可以穿透樣品的厚度就越大。透射電鏡常用100kV電子束，樣品的厚度控制在100-200nm。對于塊體樣品表面復(fù)型技術(shù)（表面形貌觀察）和樣品減薄技術(shù)（內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀察）是制備的主要方法。對于粉體樣品，可以采用超聲波分散的方法制備樣品。

6.2薄膜形貌的表征方法現(xiàn)在是25頁\一共有57頁\編輯于星期五碳納米管顯微形貌現(xiàn)在是26頁\一共有57頁\編輯于星期五晶體中的原子是如何排列的以及這種排列方式的表示方法這種排列方式的不同給X射線的衍射結(jié)果帶來什么樣的影響?X射線在晶體上的衍射過程：X射線照到晶體上，晶體作為光柵產(chǎn)生衍射花樣，衍射花樣反映了光學(xué)顯微鏡所看不到的晶體結(jié)構(gòu)的特征。利用衍射花樣來推斷晶體中質(zhì)點的排列規(guī)律6.3薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法6.3.1X射線衍射法

－－討論的問題現(xiàn)在是27頁\一共有57頁\編輯于星期五物質(zhì)對X射線散射的實質(zhì)是物質(zhì)中的電子與X光子的相互作用。當(dāng)入射光子碰撞電子后，若電子能牢固地保持在原來位置上（原子對電子的束縛力很強），則光子將產(chǎn)生剛性碰撞，其作用效果是輻射出電磁波-----散射波。這種散射波的波長和頻率與入射波完全相同，新的散射波之間將可以發(fā)生相互干涉-----相干散射。X射線的衍射現(xiàn)象正是基于相干散射之上的。當(dāng)物質(zhì)中的電子與原子之間的束縛力較?。ㄈ缭拥耐鈱与娮樱r，電子可能被X光子撞離原子成為反沖電子。因反沖電子將帶走一部分能量，使得光子能量減少，從而使隨后的散射波波長發(fā)生改變。這樣一來，入射波與散射波將不再具有相干能力，成為非相干散射。作為晶體衍射的背底。6.3薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法6.3.1X射線衍射法現(xiàn)在是28頁\一共有57頁\編輯于星期五6.3薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法6.3.1X射線衍射法特定波長的X射線束與晶體學(xué)平面發(fā)生相互作用時會發(fā)生X射線的衍射。衍射現(xiàn)象發(fā)生的條件即是布拉格公式：2dsinθ=nλ上式表明，當(dāng)晶面與X射線之間滿足上述幾何關(guān)系時，X射線的衍射強度將相互加強。因此，采取收集入射和衍射X射線的角度信息及強度分布的方法，可以獲得晶體點陣類型、點陣常數(shù)、晶體取向、缺陷和應(yīng)力等一系列有關(guān)的材料結(jié)構(gòu)信息。X射線對物質(zhì)的穿透能力較強，要產(chǎn)生足夠的衍射強度，所需樣品數(shù)量較多。這一方面決定了用X射線衍射方法確定材料結(jié)構(gòu)時，其空間分辨本領(lǐng)較低；同時也限制了這一技術(shù)在薄膜結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用范圍。

現(xiàn)在是29頁\一共有57頁\編輯于星期五X射線衍射法

－－物相定性分析

材料的成份和組織結(jié)構(gòu)是決定其性能的基本因素，化學(xué)分析能給出材料的成份，金相分析能揭示材料的顯微形貌，而X射線衍射分析可得出材料中物相的結(jié)構(gòu)及元素的存在狀態(tài)。因此，三種方法不可互相取代。物相分析不僅能分析化學(xué)組成，更重要的是能給出元素間化學(xué)結(jié)合狀態(tài)和物質(zhì)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。原理：不同的物相衍射圖不同物相分析包括定性分析和定量分析兩部分。6.3薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法現(xiàn)在是30頁\一共有57頁\編輯于星期五定性分析鑒別出待測樣品是由哪些“物相”所組成。分析原理：由各衍射峰的角度位置所確定的晶面間距d以及它們的相對強度I/I1是物質(zhì)的固有特性。每種物質(zhì)都有特定的晶格類型和晶胞尺寸，而這些又都與衍射角和衍射強度有著對應(yīng)關(guān)系，所以可以象根據(jù)指紋來鑒別人一樣用衍射圖像來鑒別晶體物質(zhì)，即將未知物相的衍射花樣與已知物相的衍射花樣相比較。既然多晶體的衍射花樣是被鑒定物質(zhì)的標(biāo)志，那么就有必要大量搜集各種已知物質(zhì)的多晶體衍射花樣。Hanawalt早在30年代就開始搜集并獲得了上千種已知物質(zhì)的衍射花樣，又將其加以科學(xué)分類，以標(biāo)準(zhǔn)卡片的形式保存這些花樣，這就是粉末衍射卡片（PDF）。

6.3

薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法X射線衍射法

－－物相定性分析

現(xiàn)在是31頁\一共有57頁\編輯于星期五NaCl晶體的衍射全圖現(xiàn)在是32頁\一共有57頁\編輯于星期五6.3.1X射線衍射法解決薄膜衍射強度偏低問題的途徑可以有以下三條。一、采用高強度的X射線源，如轉(zhuǎn)靶X射線源或同步輻射源等，從而提高相應(yīng)的衍射信號強度。二、延長測量時間，以部分抵消強度較弱帶來的問題。但樣品信號很弱時，這一方法的有效性會受到很大的限制。三、采用掠角衍射技術(shù)，即將X射線以近于與薄膜樣品表面平行的方向入射到薄膜表面，其結(jié)果是大大增加了參與衍射的樣品原子數(shù)。6.3薄膜結(jié)構(gòu)的表征方法現(xiàn)在是33頁\一共有57頁\編輯于星期五不同紫外光功率條件下制備的Ta2O5薄膜的XRD圖譜

現(xiàn)在是34頁\一共有57頁\編輯于星期五基本原理：核外電子的能級分布反應(yīng)了原子的特征信息。利用不同的入射波激發(fā)核外電子，使之發(fā)生層間躍遷，在此過程中產(chǎn)生元素的特征信息。根據(jù)出射信號的不同，成分分析手段分為兩類：X光譜和電子能譜，出射信號分別是X射線和電子。X光譜包括X射線熒光光譜（XFS）和電子探針X射線顯微分析（EPMA，如EDS－X射線能量色散譜）電子能譜包括X射線光電子能譜儀（XPS）、俄歇電子能譜儀（AES）等。6.4薄膜成分的表征方法現(xiàn)在是35頁\一共有57頁\編輯于星期五6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS－－光電過程機理

反射（能量不損失）吸收（能量轉(zhuǎn)化為熱能）光電離（轉(zhuǎn)化為電子）M+hV－－》M+＋e一般為單電子過程只要光子能量足夠，可以激發(fā)出所有軌道電子。XPS的主要特點是它能在不太高的真空度下進行表面分析研究，這是其它方法都做不到的。現(xiàn)在是36頁\一共有57頁\編輯于星期五光電子用X射線照射固體時，由于光電效應(yīng)，原子的某一能級的電子被擊出物體之外，此電子稱為光電子光電子的產(chǎn)生—光電效應(yīng)在高真空系統(tǒng)中，采用單色光源（MgK1=1253.6eV）去照射固體樣品，使樣品中的電子受到激發(fā)而發(fā)射出來光電子發(fā)射過程光電子的產(chǎn)生（入射光子與物質(zhì)作用，光致電離產(chǎn)生光子）光電子的運輸（光電子自產(chǎn)生處運輸?shù)轿镔|(zhì)表面）光電子的逸出（克服表面勢壘而發(fā)射到物質(zhì)外的真空中去。6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS現(xiàn)在是37頁\一共有57頁\編輯于星期五6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS1、基本原理：

X射線光子的能量在1000～1500ev之間，不僅可使分子的價電子電離而且也可以把內(nèi)層電子激發(fā)出來，內(nèi)層電子的能級受分子環(huán)境的影響很小。同一原子的內(nèi)層電子結(jié)合能在不同分子中相差很大，故它是特征的。光子作為激發(fā)源，通過光電效應(yīng)產(chǎn)生出具有一定能量的光電子。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)成分的目的。由于只有表面處的光電子才能從固體中逸出，因而測得的電子結(jié)合能必然反應(yīng)了表面化學(xué)成份的情況。這正是光電子能譜儀的基本測試原理。現(xiàn)在是38頁\一共有57頁\編輯于星期五6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS定性分析，根據(jù)測量所得光電子譜峰位置，可以確定表面存在哪些元素以及這些元素存在于什么化合物中。查閱X射線光電子譜手冊。對照實測譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖，確定表面存在的元素及其化學(xué)狀態(tài)。一般進行定性分析首先進行全掃描，以鑒定存在的元素，然后再對所選擇的譜峰進行窄掃描，以鑒定化學(xué)狀態(tài)。定量分析，有專門的軟件，如peakfit。現(xiàn)在是39頁\一共有57頁\編輯于星期五SiC樣品的XPS全掃描譜6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS現(xiàn)在是40頁\一共有57頁\編輯于星期五XPS的定性分析

XPS產(chǎn)生的光電子的結(jié)合能僅與元素種類以及所激發(fā)的原子軌道有關(guān)。特定元素的特定軌道產(chǎn)生的光電子能量是固定的，依據(jù)其結(jié)合能就可以標(biāo)定元素；從理論上，可以分析除H，He以外的所有元素，并且是一次全分析，范圍非常廣。6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS現(xiàn)在是41頁\一共有57頁\編輯于星期五定量分析表面分析：獲得樣品表面的全掃描譜獲得各元素的高分辨譜由高分辨譜的面積和散射因子求的各元素的原子百分比或質(zhì)量百分比深度剖析利用離子濺射，獲得不同深度處各元素的高分辨譜由高分辨譜的面積和散射因子求得各元素的原子百分比或質(zhì)量百分比所有測試和分析都由計算機及配套軟件完成6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS現(xiàn)在是42頁\一共有57頁\編輯于星期五標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫1.

所有元素各內(nèi)殼電子的結(jié)合能2.

同種元素在不同化合物中的結(jié)合能，及各內(nèi)殼層電子結(jié)合能差值6.4薄膜成分的表征方法6.4.1XPS現(xiàn)在是43頁\一共有57頁\編輯于星期五俄歇電子的產(chǎn)生——俄歇效應(yīng)用X射線照射固體時，由于光電效應(yīng)，原子的某一能級的電子被擊出物體之外，此電子稱為光電子當(dāng)具有足夠能量的粒子（光子、電子或離子）與一個原子碰撞時，原子內(nèi)層軌道上的電子被激發(fā)出后，在原子的內(nèi)層軌道上產(chǎn)生一個空穴，形成了激發(fā)態(tài)正離子。例如X射線激發(fā)固體中的原子內(nèi)層電子，原子在發(fā)射光電子的同時內(nèi)層出現(xiàn)空位,此時原子處于激發(fā)態(tài)，將會以兩種方式退激發(fā)：6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是44頁\一共有57頁\編輯于星期五發(fā)射特征X射線；發(fā)射俄歇電子：在這激發(fā)態(tài)離子的退激發(fā)過程中，外層軌道的電子可以向該空穴躍遷并釋放出能量，而該釋放出的能量又可以激發(fā)同一軌道層或更外層軌道的電子使之電離而逃離樣品表面，這種出射電子就是俄歇電子。發(fā)射俄歇電子:以K層出現(xiàn)空位為例，L層(如L2層)電子向K層躍遷，多余能量不以產(chǎn)生輻射的形式釋放，而使L層上另一電子脫離原子發(fā)射出去，此電子即稱為俄歇電子顯然，俄歇效應(yīng)是一個無輻射躍遷過程6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是45頁\一共有57頁\編輯于星期五俄歇電子能譜提供的信息表面元素的定性鑒定；表面元素的半定量分析；表面成份的微區(qū)分析；元素的深度分布分析；元素的二維分布分析；元素的化學(xué)價態(tài)分析；6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是46頁\一共有57頁\編輯于星期五由于俄歇電子的能量僅與原子本身的軌道能級有關(guān)，與入射電子的能量無關(guān)，也就是說與激發(fā)源無關(guān)。對于特定的元素及特定的俄歇躍遷過程，其俄歇電子的能量是特征的。由此，可以根據(jù)俄歇電子的動能用來定性分析樣品表面物質(zhì)的元素種類。該定性分析方法可以適用于除氫、氦以外的所有元素，且由于每個元素會有多個俄歇峰，定性分析的準(zhǔn)確度很高。因此，AES技術(shù)是適用于對所有元素進行一次全分析的有效定性分析方法，這對于未知樣品的定性鑒定是非常有效的。

－－定性分析6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是47頁\一共有57頁\編輯于星期五金剛石表面的Ti薄膜的俄歇定性分析譜電子槍的加速電壓為3kV6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是48頁\一共有57頁\編輯于星期五從樣品表面出射的俄歇電子的強度與樣品中該原子的濃度有線性關(guān)系，因此可以利用這一特征進行元素的半定量分析。因為俄歇電子的強度不僅與原子的多少有關(guān)，還與俄歇電子的逃逸深度、樣品表面光潔度，元素存在的化學(xué)狀態(tài)及儀器的狀態(tài)有關(guān)。因此，AES技術(shù)一般不能給出所分析元素的絕對含量，僅能提供元素的相對含量。而且因為元素的靈敏度因子不僅與元素種類有關(guān)還與元素在樣品中的存在狀態(tài)及儀器的狀態(tài)有關(guān)，即使是相對含量不經(jīng)校準(zhǔn)也存在很大的誤差。

－－半定量分析6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是49頁\一共有57頁\編輯于星期五－－俄歇深度剖析AES的深度分析功能是俄歇電子能譜最有用的分析功能。一般采用Ar離子束進行樣品表面剝離的深度分析方法。其分析原理是先用Ar離子把表面一定厚度的表面層濺射掉，然后再用AES分析剝離后的表面元素含量，這樣就可以獲得元素在樣品中沿深度方向的分布。6.4薄膜成分的表征方法6.4.2AES現(xiàn)在是50頁\一共有57頁\編輯于星期五橫坐標(biāo)為濺射時間，與濺射深度有對應(yīng)關(guān)系?？v坐標(biāo)為元素的原子百分比?？梢郧逦乜吹礁髟卦诒∧ぶ械姆植记闆r。在經(jīng)過界面反應(yīng)后，在PZT薄膜與硅基底間形成了穩(wěn)定的SiO2界面層。這界面層是通過從樣品表面擴散進的氧與從基底上擴散