Ожэ-электронная спектроскопия

Сентябрь 13, 2022

Главная
Физика
Ожэ-электронная спектроскопия

Содержание

2. Ожэ-электронная спектроскопия, историческая справка Метод оже-электронной спектроскопии (Auger Electron Spectroscopy) основан на оже-эффекте, названном в честь
3. Отличительными особенностями метода ОЭС являются: - поверхностная чувствительность метода; - чувствительность к химическому состоянию элементов; -возможность
4. Физические основы ОЭС В основе методики ОЭС лежат следующие процессы: 1) ионизация остовных электронных уровней первичным
5. Схематически последовательность данных процессов
6. Для ионизации остовного уровня с энергией связи j BE необхо- димо выполнение энергетического условия p j
7. Преимущества использования электронного пучка: 1) простота получение электронного пучка нужной энергии~ 1.5 ÷ 5.0 p E
8. Излучательная рекомбинация преобладает при энергии ионизации (энергии связи) BE j > 10 кэВ. При этом энергия
9. Безызлучательная или оже-рекомбинация для уровней с BE j бега в материале образца – единицы нанометров. Таким
10. На рис.3.3 представлена зависимость вероятностей излучательной и безызлучательной рекомбинации от атомного номера элемента Z для К-оболочки
11. Общий вид электронного спектра в ОЭС Обзорный оже-электронный спектр серебра в интегральном I (E) и дифференциальном
12. Расчет кинетической энергии оже-электрона 1. В самом грубом приближении величину KE jkl в соответствии с законом
13. 3. Другой вариант учета того же эффекта был предложен Чангом и Дженкинсом (M.F. Chung, L.H. Jenkins)
14. KJKL = BEJ − BEK ( j + ) − BEL (k + ) − F(k,l)
15. Значения кинетической энергии оже-электронов KE, разницы энергии релаксации двухдырочного и T однодырочных состояний ΔR , энергии
17. Скачать презентацию

Слайд 2

Ожэ-электронная спектроскопия, историческая справка
Метод оже-электронной спектроскопии (Auger Electron Spectroscopy)
основан на

оже-эффекте, названном в честь французского фи-
зика Пьера Оже (Pierre Auger), обнаружившего данный эффект в
1925 г. Метод идентификации поверхностных примесей, основанный на
регистрации возбуждаемых электронным пучком оже-электронов,
был предложен в 1953 г. С 1968 г. для повышения чувствительно-
сти данного метода стали использовать дифференциальные оже-
электронные спектры.

Слайд 3

Отличительными особенностями метода ОЭС являются:
- поверхностная чувствительность метода;
- чувствительность к химическому

состоянию элементов;
-возможность сканирования образца сфокусированным элек-
тронным 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.

Слайд 4

Физические основы ОЭС
В основе методики ОЭС лежат следующие процессы:
1) ионизация остовных

электронных уровней первичным электронным пучком с энергией E p и интенсивностью I p (так называемым электронным ударом);
2) оже-рекомбинация (т.е. безызлучательный, jkl оже-переход);
3) эмиссия оже-электрона с кинетической энергией КЕjkl;
4) регистрация энергетического спектра оже-электронов, покинувших образец.

Слайд 5

Схематически последовательность данных процессов

Слайд 6

Для ионизации остовного уровня с энергией связи j BE необхо-
димо выполнение

энергетического условия p j E ≥ BE . В принципе,
для оже-перехода не важно, каким образом происходит ионизация
остовного уровня. Поэтому, в соответствии со способом ионизации
различают оже-электронную спектроскопию (ионизация электрон-
ным пучком), возбуждаемую рентгеновским излучением оже-
спектроскопию (фотоионизация), ионную оже-спектроскопию (ио-
низация ионным пучком).

Слайд 7

Преимущества использования электронного пучка:
1) простота получение электронного пучка нужной энергии~ 1.5

÷ 5.0 p E кэВ и интенсивностью ~ 1÷100 μА p I ;
2) возможность фокусировки электронного пучка (до единиц микрон) и сканирования им поверхности образца, позволяющая по-
лучать информацию о локальном элементном составе образца (оже-электронная микроскопия).

Слайд 8

Излучательная рекомбинация
преобладает при энергии ионизации (энергии связи) BE j > 10

кэВ.
При этом энергия эмитированного рентгеновского излучения со-
ставляет единицы и десятки килоэлектронвольт, а глубина выхода –
единицы микрон. Таким образом, хотя положение линий характе-
ристического рентгеновского излучения однозначно определяется
элементным составом образца, рентгеновская эмиссионная спек-
троскопия (или рентгеновский микроанализ) не является поверхно-
стным методом, поскольку дает информацию об интегральном эле-
ментном составе поверхностных слоев образца толщиной в едини-
цы микрон.

Слайд 9

Безызлучательная или оже-рекомбинация
для уровней с BE j < 10 кэВ. При

этом кинетическая энергия оже-электронов составляет KE jkl ~ 1 кэВ, а их длина про-
бега в материале образца – единицы нанометров.
Таким образом,
ОЭС является поверхностной методикой.

Слайд 10

На рис.3.3 представлена зависимость вероятностей излучательной и безызлучательной рекомбинации от атомного

номера элемента Z для К-оболочки

Слайд 11

Общий вид электронного спектра в ОЭС
Обзорный оже-электронный спектр серебра в интегральном

I (E) и дифференциальном dI (E) / dE виде. На вставке показан спектр отдельной линии оже-электронов в интегральном и дифференциальном виде

Слайд 12

Расчет кинетической энергии оже-электрона
1. В самом грубом приближении величину KE jkl

в соответствии с законом сохранения энергии можно представить как разность энергий связи уровней, участвующих в переходе: KEJKL=BEJ-BEK-BEL- ϕ
2. Учет изменения значений BE k l , в присутствии дырки на j и k уровнях, соответственно, для CVV оже-переходов можно провести в приближении эквивалентных остовов. В рамках данного приближения полагают, что для внешних электронных оболочек появление глубокой остовной дырки эквивалентно увеличению на еди-
Z Z Z+1 Z+1
ницу заряда ядра. KEjkl= BEj –BEk- BEl- ϕ

Слайд 13

3. Другой вариант учета того же эффекта был предложен Чангом и

Дженкинсом (M.F. Chung, L.H. Jenkins) для оже-переходов с
эквивалентными уровнями k и l:
Z Z Z Z+1 Z Z+1
KE=BEJ-1/2(BEK+BEK)-1/2(BEL+BEL)- ϕ
4. Учет взаимодействия двух дырок в конечном состоянии приводит к более корректному выражению для кинетической энергии оже-электрона:

Слайд 14

KJKL = BEJ − BEK ( j + ) − BEL

(k + ) − F(k,l) −ϕ
T
KEJKL = εj-Rj –εk-εl+ Rk,j- F (k ,l)- ϕ
T
KEJKL = BE J− BEK − BEL + ΔR − F(k,l) −ϕ
T
Расчетные значения энергий ΔR и F(k,l) для трех перехо
дных металлов 3d-ряда приведены в таблице.
T
Видно, что вклад разности ΔR − F(k,l) в кинетическую энергию оже-электрона составляет ≤ 1%.

Слайд 15

Значения кинетической энергии оже-электронов KE, разницы энергии релаксации двухдырочного и

T
однодырочных состояний ΔR , энергии взаи-
модействия двух дырок F, а также абсолютное и
T
Относительное значение величины ΔR − F , рассчитанные для L3VV оже-перехода в Ni, Cu и Zn
T T T
Элемент КЕ (L3VV),эВ ΔR, эВ F, эВ ΔR– F,эВ Вклад ΔR - 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 0.8

Ожэ-электронная спектроскопия

Содержание

Ожэ-электронная спектроскопия, историческая справкаМетод оже-электронной спектроскопии (Auger Electron Spectroscopy)основан на

Отличительными особенностями метода ОЭС являются: - поверхностная чувствительность метода;- чувствительность к химическому

Физические основы ОЭСВ основе методики ОЭС лежат следующие процессы:1) ионизация остовных

Схематически последовательность данных процессов

Для ионизации остовного уровня с энергией связи j BE необхо-димо выполнение

Преимущества использования электронного пучка:1) простота получение электронного пучка нужной энергии~ 1.5

Излучательная рекомбинацияпреобладает при энергии ионизации (энергии связи) BE j > 10

Безызлучательная или оже-рекомбинациядля уровней с BE j < 10 кэВ. При