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答疑:光电子能谱仪器结构与功能特点

爱发科费恩斯(南京)仪器有限公司 2020-03-04

在“光电子能谱仪器结构与功能特点”的课程中,小伙伴们随堂提出的问题,在此可以找到答案。希望这些答案能让你更好的学习和使用XPS,同时也别忘了给我们多多转发哟~


1.问:老师,收集电子与电子之间的动能也不一样把?

答:是的,所有不同的KE电子都将进入输入透镜,从而进入分析仪。但是只有选定的KEZ终会到达检测器。

2.问:输入透镜会改变电子的速度吗?

答:是。 分析仪有两种工作模式。在FAT模式(固定分析器能量传输)下,进入输入透镜的检测电子将“减速”(所谓的延迟)。 但是Z终的概念是相同的,只有所选择的特定能量电子Z终将到达检测器。

3.问:透镜巨电子的原理可以再讲讲吗?

答:仪器真空中大部份外形就像是一块甜甜圈形状的导体。 在透镜上施加负电压,从而将收集的电子排斥回透镜的ZX路径或我们希望它们飞行的光路。

4.问:样品不导电时就要进行电子补充来中和吗?导电答:性非常好的样品接地了,就不需要中和吧?

答:是, 半导体或绝缘体必须关双束中和。 否则,就像我们解释的那样,样品上在XPS激发电子(负)离开时会对样品本身累积正电荷,没有双束中和的话XPS结果光谱就会出现峰位移动或峰形状变化。

导电样品可以说是没必要开中和。 但是,如果不确定,建议您启用双光束中和功能,因为它会自动运行。

5.问:测试时添加偏压可以消除电荷吗?效果怎样?原位XPS对于普通样能测吗?可以通气?

答:荷电的原因是由于样品导电性不好, 因此给本身导电性就不好的样本施加偏压不会有“中和”效果. 也没有帮助。 通常,在样品上施加偏压是出于其他目的,例如在UPS中,以使KE = 0的能位出现。

对于XPS,只要可以抽真空,基本上可以测试任何固体样品。

通气的话, 如讲堂中提到XPSdiyi个要求是超高真空。 因此,对于任何XPS系统而言,实际上都是不可能原位通气的。 但是,有一种称为NAPXPS的技术,它允许在分析条件下进行气体反应。 但这是一种不同的技术。

6.问:离子刻蚀的速度大概有多快呢?大概时怎么样一个量级呢?例子里刻蚀60A大概要多久?

答:对于单原子氩离子枪,束能量高达5kV。 它的速度可以高达数百纳米/分钟。

对于氩团簇离子源,对于有机材料刻蚀的效率特别高。 刻蚀速度也可以超过几百纳米/分钟。

7.问:可以在溅射中进行刻蚀深度的表征吗?刻蚀样品时,刻蚀深度可以实时得到吗?怎样知道一个刻蚀过程的深度呢?

答:不可以。XPS系统的基本功能是XPS。 离子溅射源都是附加功能,它可以简单地进行刻蚀。 不可能真正知道被刻蚀的实际深度。 通常,仪器会使用一些标准样品来校准刻蚀速率。 例如,我们可以在Si上使用100nm的SiO2薄膜进行刻蚀深度分析,以了解将氧刻蚀完需要多长时间,就可以知道大约的刻蚀速率。

但是,现实生活中的样品肯定不会总是SiO2。 因此,写论文的一种非常普遍的方法是,会加上一句如“在SiO2上的溅射速率为XXX nm / min”作为参考。

如果Z终真的想知道溅射深度的厚度,那么另一种方法是他们可以在深度分析之后取出样品,然后通过表面轮廓仪(如AFM或Alpha step等)测试刻蚀坑深度。

8、问:请问老师样品台和样品之间的双面胶有什么要求吗?为什么?

答:在大部份的例子中,Z好做用导电性好,黏性适中, 且对超高真空更适合(干净且脱气少)的双面胶。例如双面铜胶就会比碳胶好.

9、问:请问微区XPS需要什么额外配件么?是什么型号的呢?还有就是微区找样的原理和步骤能说明一下么?因为实际找样过程中,十分难找。

答:PHI XPS 定位非常方便,特别是微区。其他设备可能在定位时只使用光学镜头定位,其问题是光学看的一不一定就在X射线或分析器的光路上(特别如果是在百微米以下时)。在PHI设备在扫描聚焦X射线快速成像下,成的像就是从X射线源产生,因此可确保位置百分bai准确,可以参考下图如何在一两分钟完成准确定位。

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10、问:想请问老师半导体薄膜和金属薄膜利用ups计算功函时有什么区别?利用谱图计算时候,都要结合右边的费米边计算吗?半导体薄膜是否可以测试出费米边,测不出怎么计算?

答:首先要注意的是样品制备。 在UPS中,当我们要计算功函数或电离势能时,我们知道需要对样本施加偏压,以使KE = 0起始边可以在谱图数据中显示。 当中,金属样品的实验非常简单,因为它们是导体。 同样,对于金属(导体),基本上我们可以预期费米边将处于结合能= 0eV的位置(正确来说导体不存在HOMO或LUMO的概念,但由于以下会讨论和半导体做比较,或者暂时可以想象导体的HOMO / LUMO / Fermi能级都在同一能级)。因此,整个功函数计算可以变得非常简单,(请参见下图)。

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但是,对于半导体薄膜,diyi个重要的因素是如何提高样品导电性。 因此,根据我们有关样品制备的网络课程,可以尝试使用压制Mask固定样品或减少薄膜的厚度。 通常根据我们的经验,如果我们能够使样品表面对样品托(地)的表面电阻在kohm范围内(当然要尽可能小)的話,那么该实验就有可能可以成功。 在这种情况下,所有结果取决于谱图的实际结果。 对于半导体,我们需要左侧(KE = 0)和右侧(费米边缘和HOMO)来计算功函数和电离势能(请参见下图)。 如果无法显示边缘之一,则很可能表明您的样品导电性仍然比较差,无法进行此实验。 这时候唯yi可以做的就是回到“通过样品制备来不断提高样品导电性”这一点。

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11、    请问对于图谱数据分析价带导带和费米能级位置时,有没有什么标准

为了确定E0(onset),E-fermi,E-HOMO,E-LUMO的位置,Z常见的方法是通过用直线绘制上升和下降边,然后将其交叉点定义为其能位,或者使用中点法,在 费米边定义费米能级。 请参见下面的示例。

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