反光电子能谱IPES专辑之原理篇
固体的电子、光学和化学性质主要由占据态（occupied state）和非占据态（unoccupied state）的电子结构决定。在半导体材料中，费米能级两侧的电子结构对杂质掺杂、能带调制以及器件研究与应用具有重要的指导意义，尤其是非占据态能级结构直接决定了电荷的转移输运能力。占据态的电子信息可以通过光电子能谱获得，例如XPS和UPS。但非占据态没有电子填充，所以无法通过光电效应的方式获取其能带信息。因此，我们需要借助反光电子能谱（Inverse Photoelectron Spectroscopy, IPES）来研究非占据态信息。IPES使用电子作为激发源，通过测量辐射出的光子来获取非占据态的能级信息，这个过程也被认为是时间反演的光电子能谱。反光电子能谱、紫外光电子能谱结合X射线光电子能谱可以完整描绘出样品的能级分布图，例如图1为酞菁铜（Copper(II) phthalocyanine）的XPS、UPS及IPES谱图：XPS获取芯能级电子信息，UPS获取价带电子信息，IPES获取导带电子信息。
图1.酞菁铜的XPS、UPS及IPES谱图
IPES表征非占据态能带信息的基本原理如图2所示，当已知能量的电子入射样品表面，电子被样品表面捕获后与非占据态耦合而发生能量衰减，这个能量通常以辐射衰减的形式释放出光子。对于动能为Ek的入射电子，其与非占据态耦合后辐射出能量为hv的光子，整个过程遵循能量守恒定律，辐射出的光子能量的大小取决于入射动能与非占据态的能级差，此时hv就可以作为入射电子能量的函数来反映非占据态的密度信息，通过公式Eb = hv – Ek即可得出非占据态的能级结构。
图2.反光电子能谱的基本原理
众所周知，X射线光电子能谱技术自上世纪60-70年代发展至今，已经广泛应用于表面科学各个领域。然而，与其对应的反光电子能谱技术虽然起源也很早，却因系统分辨率低和信噪比差等原因，至今未能得到广泛应用。这是因为反光电子能谱与光电子能谱的电离截面相差较大，两者的关系如下：
其中，σIPES和σPES分别为反光电子能谱与光电子能谱的电离截面，le和lhv分别是激发出的电子和光子的波长。对于10 eV动能的电子，l约为0.39 nm；而对于近紫外光，l约为200 nm。因此，通过上述公式计算，反光电子能谱的电离截面与光电子能谱的电离截面比值约为10-6，这也是反光电子能谱信号较弱，谱峰信噪比较差的原因。为了提高信号强度和谱图分辨率，电子激发源和光子探测器的改进和提高是当前的研发重点。
参考资料
[1]刘树虎.场发射反光电子能谱仪及应用研究[D].中国科学院大学.
[2]Hiroyuki Yoshida. Principle and application of low energy inverse photoemission spectroscopy: A new method for measuring unoccupied states of organic semiconductors[J],Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 2015, 204: 116-124.
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- 反光电子能谱IPES专辑之原理篇
- 固体的电子、光学和化学性质主要由占据态（occupied state）和非占据态（unoccupied state）的电子结构决定。
-
- AES俄歇电子能谱专辑之原理篇
- AES俄歇电子能谱原理
-
- AES俄歇电子能谱专辑之仪器设备篇
- 联系我们：\x0d\x0aEmail：sales_upn@ulvac.com.cn\x0d\x0aTel：025-51836816
-
- AES俄歇电子能谱专辑之功能篇（一）
- AES俄歇电子能谱专辑之功能篇（一）
-
- AES俄歇电子能谱专辑之功能篇（二）
- AES俄歇电子能谱专辑之功能篇（二）
-
- 应用分享 | AES俄歇电子能谱专辑之应用案例（一）
- 俄歇电子能谱仪（AES），作为表面分析技术领域的纳米探针，在固体材料表面纳米尺度的元素成分分析及形貌表征方面发挥着重要作用。
-
- 应用分享 | AES俄歇电子能谱专辑之应用案例(二)
- AES作为一种先进的电子束探针表征技术,在纳米级乃至更高精度的空间分辨要求上展现出了强大的优势,因此非常适用于纳米尺度材料的表征.
-
- X射线光电子能谱仪构造
- 它通过测量物质表面上释放出的光电子的能量，帮助研究人员了解材料的元素组成、化学状态及分子结构等信息。本文将深入探讨X射线光电子能谱仪的基本构造、工作原理及其在实际应用中的作用，为科研人员和工程技术人员提供专业参考。
-
- x射线光电子能谱仪结构简图
- 其核心功能是通过分析从材料表面逸出的光电子，提供关于元素成分、化学状态、电子结构等多方面的信息。本文将详细探讨X射线光电子能谱仪的结构简图，帮助读者更好地理解该仪器的工作原理与技术特点。
-
- X射线光电子能谱仪的组成
- 它通过测量样品表面发射出的光电子能量，揭示出样品表面元素的组成、化学状态和电子结构。本文将详细介绍X射线光电子能谱仪的组成及其各个关键组件的功能，帮助读者更好地理解这一复杂仪器的工作原理与应用。
-
- x射线光电子能谱仪构成图
- 本文将深入探讨x射线光电子能谱仪的构成图，分析其各个组成部分及其功能，以便更好地理解其工作原理及应用。无论是科研人员还是工程技术人员，都能从中获得有关该仪器更全面的认识。
-
- x射线光电子能谱仪的特点
- 作为一项精确的分析工具，X射线光电子能谱仪在材料科学、环境监测、半导体行业及生物医学等多个领域中都具有重要的应用价值。本文将探讨X射线光电子能谱仪的特点，分析其技术优势及应用范围。
-
- x射线光电子能谱仪构成图
- 本文将详细介绍X射线光电子能谱仪的构成图，揭示其关键组成部分和工作原理，帮助读者更好地理解其在元素分析和表面化学状态研究中的重要性。
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布，观点仅代表作者本人，不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们立即通知作者，并马上删除。
②凡本网注明"来源：仪器网"的所有作品，版权均属于仪器网，转载时须经本网同意，并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱：hezou_yiqi
苏州卡斯图电子有限公司
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论