1、Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . p 概念与定义p 表面科学与表面分析技术p 表面分析技术的特点p 表面分析方法简介p 表面分析谱仪p 电子能量分析器（电子能谱仪）p 检测器表面与界面Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 一、表面科学与表面分析技术l 表面科学
2、是研究表面和界面的微观、宏观过程的科学；l 表面科学涉及物理学、化学、生物学、材料科学等，是许多学科的边缘学科；l 表面分析技术是表面科学的实验基础，是表面科学的一个重要分支；l 表面科学对表面过程的研究是借助于表面分析技术才得以实现的；l 电子科学与技术与表面科学与表面分析技术密切关联：大规模集成电路、电子材料与器件、集成光学、薄膜，等。Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 1、表面和表面特征表面科学研究的对象通常是固体表面，
3、是固体靠近气体的一个或几个原子层，厚度为几埃至几十埃。表面科学也研究固 -固界面，将界面问题转换为表面问题研究。2、表面与体内的差异（ 1）组分差异偏析、吸附（ 2）结构差异重构、驰豫、台阶表面（ 3）表面原子的 电子结构差异 Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 二、表面分析技术的特点希望从实验中获取的信息： 表面成分： 元素种类、元素含量、平面和深度分布 表面元素化学状态： 元素的价态、化学键类型、电荷分布状态、表面化学反应
4、历程 表面物理结构： 排列方式、晶体缺陷、表面原子的蠕动、迁移和平衡时的表面形貌、吸附原子的位置分布1、检测信息的表面性表面分析与薄膜分析、体分析不同！ 图 10-5-2此处 表面是指固体与气体（或真空）接触的一个至几个原子层。Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 2、表面信息的 高灵敏性检测信息深度越浅越好3、分析范围的 微区性除深度外，横向检测区域也可小到微米或亚微米级4、检测信息的 三维性采用离子刻蚀，实现逐层溅射、逐层分
5、析，可进行成分随深度变化的分析Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 三、表面分析方法简介利用微观粒子与表面相互作用获取表面信息 !入射粒子： 电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热、声波。被检测粒子种类： 电子、离子、光子、声波被检测粒子信息： 能量、动量、质荷比等的分布；束流强度或波的频率、方向、强度、偏振态。 图 10-6-2100多种表面分析方法！Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探
6、测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 1、以电子为探针的表面分析技术饿歇电子谱 （ AES）： Auger Electron Spectroscopy表面微区成分分析出现电势谱 （ APS）： Appearance-Potential Spectroscopy成分检测，灵敏度比 AES 差，但装置简单、价廉、线谱简单电离损失谱 （ ILS）： Ionization Loss Spectroscopy成分检测，与电子显微镜配合使用 Schl. of Optoelectronic Inform. “光电
7、探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 高分辨低能电子损失谱 （ HRLEELS）：High Resolution Low Energy Electron Loss Spectroscopy金属表面特殊区域方位的原子、分子振动，成分分析 反射高能电子衍射 （ RHEED）：Reflection High Electron Diffraction10 30 kV 高能电子束作用表层晶体结构，分子束外延的晶体生长 低能电子衍射 （ LEED）：Low Energy Electron Diffractio
8、n10 200 eV 低能电子束作用外层结构和缺陷；表面吸附气体和外来原子Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 2、以光束为探针的表面分析技术对表面的破坏最小；中性粒子、小的荷电问题X 射线光电子谱 （ XPS）：X-ray Photoelectron Spectroscopy表面元素和元素的化学态紫外光电子谱 （ UPS）：Ultra-violet Photoelectron Spectroscopy电子价态结构、吸附现象扩展
9、 X 射线吸收精细结构 （ EXAFS）：Extended X-ray Absorption Fine StructureX 射线吸收边高能端的震荡图谱、局部结构和短程有序信息；非晶和微晶材料的结构分析Schl. of Optoelectronic Inform. “光电探测与传感集成技术 ”教育部国防重点实验室 State Key Lab. of ETFID “电子薄膜与集成器件 ”国家重点实验室 . 3、以离子束为探针的表面分析技术离子与电子探针的主要区别 ：入射离子与原子、离子能产生明显的能量和动量交换；质量相当；可导致明显的溅射。 二次离子质谱 （ SIMS）：Secondary Ion Mass Spectroscopy所有元素及其同位素的化学信息 离子散射谱 （ ISS）： Ion Scattering Spectroscopy最外层原子的成分信息和结构信息 溅射中性粒子质谱 （ SNMS）：Sputtered Neutrals Mass Spectroscopy元素检验灵敏度高于 SIMS；溅射出的中性粒子后电离再检测，操作复杂、空间分辨困难
