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1、薄膜制備與表面分析ThinFilmSynthesisandSurfaceAnalysis概論??表面及表面科學(xué)固體的表面、或者說界面，在人們的社會實(shí)踐中起著極為重要的作用。表面科學(xué)的研究，對整個科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。表面科學(xué)包括表面物理、表面化學(xué)、表面電子學(xué)、表面生物學(xué)等。概論??表面及表面科學(xué)固體表面：物體與真空或氣體的界面。固體表面可以指從單一的第一個原子層到幾個原子層厚度的表面層，甚至深達(dá)幾個微米的表面層。在熱力學(xué)平衡的條件下，固體表面的化學(xué)組成、微觀結(jié)構(gòu)、原子振動狀態(tài)等均會與固體內(nèi)部產(chǎn)生一定的差異。概論??表面及表面科學(xué)
2、Sinceitrequiresenergytoterminatethebonding,thesurfaceisenergeticallylessstablethanthebulk.Thisenergyisknownasthesurfacefreeenergy.Inthecaseofliquidinterfaces,thisenergyiscalledsurfacetension.概論??表面分析技術(shù)表面分析技術(shù)是人們?yōu)榱双@取表面的物理、化學(xué)等方面的信息而采用的一些實(shí)驗(yàn)方法和手段。SampleExcitationsourceEnergyS
3、electorSignalDetectorEvent概論??表面分析技術(shù)一般地說，它是利用一種探測束——如電子束、離子束、光子束、中性粒子束等，有時還加上電場、磁場、熱等的作用，來探測材料的形貌、化學(xué)組成、原子結(jié)構(gòu)、原子狀態(tài)、電子狀態(tài)等方面的信息。概論??表面分析技術(shù)探測粒子發(fā)射粒子分析方法名稱簡稱主要用途ee低能電子衍射LEED結(jié)構(gòu)ee反射式高能電子衍射RHEED結(jié)構(gòu)ee俄歇電子能譜AES成分ee掃描俄歇探針SAM微區(qū)成分ee電離損失譜ILS成分e?能量彌散x射線譜EDXS成分ee俄歇電子出現(xiàn)電勢譜AEAPS成分e?軟x射線出現(xiàn)電勢譜
4、SXAPS成分ee消隱電勢譜DAPS成分ee電子能量損失譜EELS原子及電子態(tài)eI電子誘導(dǎo)脫附ESD吸附原子態(tài)及成分ee透射電子顯微鏡TEM形貌ee掃描電子顯微鏡SEM形貌ee掃描透射電子顯微鏡STEM形貌概論??表面分析技術(shù)探測粒子發(fā)射粒子分析方法名稱簡稱主要用途II離子探針質(zhì)量分析IMMA微區(qū)成分II靜態(tài)次級離子質(zhì)譜SSIMS成分In次級中性離子質(zhì)譜SNMS成分II離子散射譜ISS成分、結(jié)構(gòu)II盧瑟福背散射譜RBS成分、結(jié)構(gòu)Ie離子中和譜INS最表層電子態(tài)I?離子激發(fā)x射線譜IEXS原子及電子態(tài)概論??表面分析技術(shù)探測粒子發(fā)射粒子分
5、析方法名稱簡稱主要用途?ex射線光電子譜XPS成分、化合態(tài)?e紫外線光電子譜UPS分子及固體電子態(tài)?e同步輻射光電子譜SRPES成分、原子及電子態(tài)??紅外吸收譜IR原子態(tài)??拉曼散射譜RAMAN原子態(tài)??擴(kuò)展x射線吸收譜精細(xì)結(jié)構(gòu)SEXAFS結(jié)構(gòu)??角分辨光電子譜ARPES原子及電子態(tài)結(jié)構(gòu)?I光子誘導(dǎo)脫附譜PSD原子態(tài)概論??表面分析技術(shù)探測粒子發(fā)射粒子分析方法名稱簡稱主要用途Ee場電子顯微鏡FEM結(jié)構(gòu)EI場離子顯微鏡FIM結(jié)構(gòu)EI場離子顯微鏡-原子探針AP-FIM結(jié)構(gòu)及成分Ee場電子發(fā)射能量分布FEED電子態(tài)Ee掃描隧道顯微鏡STM形貌
6、Tn熱脫附譜TDS原子態(tài)n?中性粒子碰撞誘導(dǎo)輻射SCANIIR成分nn分子束散射MBS結(jié)構(gòu)、原子態(tài)AWAW聲顯微鏡AM形貌概論??表面分析技術(shù)部分表面分析設(shè)備的分析范圍概論??表面分析技術(shù)XPSAESILSISSRBSSIMS測氫NoNoNoNoNoYes元素靈敏度均勻性GoodGoodBadGoodGoodBad最小可檢測靈敏度10-2-10-310-2-10-310-910-2-10-310-2-10-310-4-10-5定量分析GoodYesBadBadGoodBad化學(xué)態(tài)判斷GoodYesYesBadBadBad譜峰分辨率Goo
7、dGoodGoodBadBadGood識譜難易GoodGoodGood---表面探測深度MLsMLsMLsMLML-?mML-MLs空間分辨率BadGoodGoodBadBadGood無損檢測YesYesYesNoYesYes理論數(shù)據(jù)完整性GoodYesBadYesGoodBad概論??真空技術(shù)原理為了使被研究的樣品不被周圍氣氛所污染，獲取“原子清潔”的表面，表面分析過程往往是在真空或超高真空中進(jìn)行的。目前，人們所廣泛使用的很多表面分析設(shè)備都具有真空系統(tǒng)。薄膜制備設(shè)備往往涉及真空系統(tǒng)。概論??真空技術(shù)原理真空單位Atmospheres(
8、atm):Scalerelativetoouratmosphericpressureas1atmPascal(Pa):SIunitequaltoN/m2mBar:Equalto1x10-8Pa.Torror
