1、X射线光电子能谱基础与应用中科院兰州化学物理研究所 公共技术服务中心刘佳梅一、 XPS工作原理二、 XPS仪器结构三、样品制备方法四、数据处理分析五、应用实例分析主要内容一、 XPS工作原理Eb： 电子结合能，电子克服原子核束缚和周围电子的作用，到达费米能级所需要的能量。特定原子、特定轨道上的电子的结合能为定值。： 仪器的功函数Ek： 电子刚逸出表面时具有的动能XPS工作原理电子结合能与以下因素有关：元素类别、电子占据轨道、元素所处化学态不同元素的结合能 “ 指纹图 ”电子结合能化学位移电子结合能位移： 原子的一个内壳层电子的结合能受核内电荷和核外电子分布的影响。任何引起这些电荷分布发生变化的
2、因素都有可能使原子内壳层电子的结合能产生变化。化学位移： 由于原子处于不同的化学环境 (如价态变化或与电负性不同的原子结合等 )发生改变，所引起的结合能位移。物理位移： 由于物理因素 (热效应、表面电荷、凝聚态的固态效应等 )而引起的结合能的位移。电子结合能化学位移如果同一个元素处在不同的价态，那么由于其所处的化学环境不同（有效库仑相互作用变化），相同能级的结合能也会有差别。具体表现为：正价态，核外电子减少，核屏蔽减弱，结合能增加负价态，核外电子增加，核屏蔽增强，结合能减少原子结构示意 电子 电子排斥作用电子Nucleus 电子 原子核互相吸引相对于中性原子的结合能XPS是一种表面敏感的技术手
3、段，测试表面以下约 30个原子层 (10nm)测试厚度：金属 0.5-2nm氧化物 2-4nm有机物和聚合物 4-10nmXPS的表面敏感性XPS可以识别 材料表面 的元素组成XPS可以得到 材料表面 上每种元素的价态信息检测限： 0.1%1%有时候我们需要了解的材料的深度分布信息不止 10 nm，那么这个时候我们就需要利用另外一种手段来进行深度剖析 离子束刻蚀XPS谱图的表示横坐标：动能或结合能，单位是 eV，一般以结合能为横坐标。纵坐标：相对强度 （ CPS） 。结合能为横坐标的优点： 结合能比动能更能反应电子的壳层结构（能级结构） 结合能与激发光源的能量无关 XPS谱图信息Barium OxideMonochromated XPSSpot Size 500 mXPS谱图信息Barium OxideMonochromated XPSSpot Size 500 m谱峰、背底或伴峰谱峰： X射线光电子入射，激发出的弹性散射的光电子形成的谱峰，谱峰明显而尖锐。背底或伴峰： 如光电子 (从产生处向表面 )输送过程中因非弹性散射 (损失能量 )而产生的能量损失峰， X射线源的强伴线产生的伴峰，俄歇电子峰等。背底峰的特点 :在谱图中随着结合能的增加，背底电子的强度逐渐上升 。
