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1、薄膜材料的表征方法现在学习的是第1页，共28页AbstractuuIntroductionuuGeneral idea and categoryuuX-ray diffraction(XRD)uuX-ray photoelectron spectroscopy(XPS)现在学习的是第2页，共28页Introductionuu薄膜(thin film)材料是相对于体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备的一层性质与体材料性质完全不同的物质层。现在学习的是第3页，共28页Introductionuu 在各种薄膜制备与使用过程中，普遍关心 以下几个方面：（1）薄膜的厚度测量；（2
2、）薄膜结构和表面形貌的表征；（3）薄膜成分的分析。uu对于不同用途的功能薄膜材料，还需测量其电学、光学、声学、力学、热学、磁学等性质。现在学习的是第4页，共28页General idea and categoryuuGeneral idea:beam in and beam out。uu通过探测出射粒子流的强度分布以及qm、E、等参数来分析样品的性质。现在学习的是第5页，共28页General idea and categoryuuA:elastic or inelastic scattering.uuB:emitted particles from the sample.现在学习的是第6页，
3、共28页General idea and category现在学习的是第7页，共28页General idea and category现在学习的是第8页，共28页General idea and categoryuuAES(Auger electron spectroscopy)AES(Auger electron spectroscopy)俄歇电子能谱俄歇电子能谱uuLEED(low energy electron diffraction)LEED(low energy electron diffraction)低能电子衍射低能电子衍射uuMEED(medium energy electr
4、on diffraction)MEED(medium energy electron diffraction)中能电子衍射中能电子衍射uuRHEED(reflection high energy electron diffraction)RHEED(reflection high energy electron diffraction)反射高能电子衍射反射高能电子衍射uuRBS(Rutherfold backscattering)RBS(Rutherfold backscattering)卢瑟福背散射卢瑟福背散射uuSEM(scanning electron microscopy)SEM(sc
5、anning electron microscopy)扫描电子显微镜扫描电子显微镜uuSIMS(secondary ion mass spectroscopy)SIMS(secondary ion mass spectroscopy)二次离子质谱二次离子质谱uuTEM(transmission electron microscopy)TEM(transmission electron microscopy)透射电镜透射电镜uuUPS(ultra-violet photoelectron spectroscopy)UPS(ultra-violet photoelectron spectrosco
6、py)紫外光电子谱紫外光电子谱uuXRD(x-ray diffraction)XXRD(x-ray diffraction)X射线衍射射线衍射uuXPS(x-ray photoelectron spectroscopy)XXPS(x-ray photoelectron spectroscopy)X射线光电子谱射线光电子谱uuSTM(scanning tunnel microscopy)STM(scanning tunnel microscopy)扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜uuAFM(atomic force microscopy)AFM(atomic force microscopy)原子力
7、显微镜原子力显微镜现在学习的是第9页，共28页General idea and categoryuuDepth:elliptical polarizationuuStructure：XRD、LEED、RHEED、TEMuuComposition：XPS、UPS、AESuuSurface topography:SEM、SPMuuOptics：UV-VisuuElectricity:Hall、I-V、C-V现在学习的是第10页，共28页X-ray diffractionuuThe process of X-ray.E现在学习的是第11页，共28页X-ray diffraction现在学习的是第12
8、页，共28页X-ray diffractionuu布喇格定律：uuCu原子线：现在学习的是第13页，共28页X-ray diffractionuu对不同的晶体，其晶体结构和原子间距不同，因而晶面间距也不同现在学习的是第14页，共28页X-ray diffractionuu右图为晶面指数示意图，对立方晶系：现在学习的是第15页，共28页X-ray diffractionuuXRD spectra of KBr powder现在学习的是第16页，共28页X-ray diffractionuuXRD spectra of ZnO(002)peak deposited on glass.2=34.40
9、,according to ZnO(002)peak现在学习的是第17页，共28页X-ray diffraction The intensity of the peak现在学习的是第18页，共28页X-ray diffractionuuScherrer equation:Scherrer equation:The full width at half maximum现在学习的是第19页，共28页X-ray diffractionuuThe strain and stress along the c-axis:现在学习的是第20页，共28页X-ray diffraction现在学习的是第21页，
10、共28页X-ray diffraction 小结uu用途：分析晶体结构。uu原理：Bragg定律。uu特点：a.可分析晶体取向以及结晶程度。b.空间分辨本领较低。现在学习的是第22页，共28页X-ray photoelectron spectroscopyuuPhotoelectric effect:uuElectron Spectroscopy for Chemical Analysis（ESCA）现在学习的是第23页，共28页X-ray photoelectron spectroscopyuuA typical spectrum of silver.现在学习的是第24页，共28页X-ray
11、 photoelectron spectroscopyuuThe intensity of a XPS peak is given by:The intensity of a XPS peak is given by:uuRelative atomic sensitivity factor S:Relative atomic sensitivity factor S:uuSo the atomic percentages for an unknown So the atomic percentages for an unknown element can be calculated by:el
12、ement can be calculated by:现在学习的是第25页，共28页X-ray photoelectron spectroscopyuuThe calculation of the peak intensity.现在学习的是第26页，共28页X-ray photoelectron spectroscopyuuThe chemical shift.现在学习的是第27页，共28页X-ray photoelectron spectroscopy 小结uu用途：分析样品化学成分及元素分布。uu原理：光电效应。uu特点：a.可探测除H、He以外的所有元素。b.能在不太高的真空度下进行分析。c.可反映相应元素的化合态。现在学习的是第28页，共28页