薄膜制备与表面分析(4)

❖电子能级、X射线能级和电子数
4f5/2 •••••••• N7
4f5/2 •••••• N6
4d5/2 •••••• N5
4d3/2
••••
N4
4p3/2
••••
N3
4p1/2 •• N2
4s1/2 •• N1
整理课件
10
AES Auger效应
❖如果终态空位之一(跃迁电子) 与初态空位处于
同 一 主 壳 层 ， 即 WiXpYq (p>q) ， 则 称 为 Coster-Kronig跃迁或C-K跃迁。
6
AES Auger效应
❖Auger效应
在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)，则
该电离原子的去激发可以有两种方式：
➢一个能量较高态的电子填充该空位，同时发出特征
X射线，即辐射跃迁。
➢一个较高能量的电子跃迁到空位，同时另一个电子
被激发发射，这是一无辐射跃迁过程，这一过程被称
为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。
整理课件
3
AES Auger效应
❖Auger过程
Energy source
Ejected core electron
Outer electron fills core level
hole
Transfer of excess energy
Auger electron emitted
整理课件
4
AES Auger效应
整理课件
8
AES Auger效应
❖电子能级、X射线能级和电子数
3d5/2 •••••• M5
3d3/2
••••
M4
3p3/2
••••
M3
3p1/2 •• M2
3s1/2 •• M1
2p3/2
••••
L3
2p1/2 •• L2
2s1/2 •• L1
1s1/2 整理课•件• K
9
AES Auger效应
分的，因此有 EWXY(Z) = EWYX(Z)
一 种 处 理 方 法 是 取 β=1 ， 做 两 个 过 程 的 平 均 ， 即
EWXY(Z) = EW (Z)0.5[EX(Z+1)+EX(Z)]
0.5[EY(Z+1)+EY(Z)] A
这一公式与实测的Auger电子的能量比较接近。如果Auger过程涉及价 带电子，则在计算过程中要考虑整价理带课件宽度对Auger电子能量的影响。17
Auger电子能谱(AES)
Auger Electron spectroscopy
Qing-Yu Zhang
State Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams
整理课件
1
AES Auger效应
13
AES Auger电子的能量和产额
❖Auger电子能量的半经验方法
Auger过程和能量守恒定律可以想到对于WXY 过程，Auger电子的能量应为：
EWXY(Z) = EW(Z) EX(Z) EY(Z) A
其中EW(Z), EX(Z), EY(Z)是各壳中电子的结合能
，A 是脱出功。
整理课件
14
❖Auger过程
(a) KL1L3 Auger 跃整理迁课件 (b) K1 辐射跃迁 5
AES Auger效应
❖Auger过程
Ejected core level electron
EV
Auger electron emission
EV
Incident Beam
Core levels
整理课件
Electron fills core level hole
❖ 1925年P.Auger已经在Welson云室内观察 到Auger电子径迹，并正确地解释了这种 电子的来源。
❖尽管当时人们已经认识到它可以成为一种
成分分析的手段，但直到六十年代中期，
随着金属的超高真空系统和高效的微弱信
号电子检测系统的发展，才出现了可以用
于表面分析的实用Auger电子能谱仪。
整理课件
AES Auger电子的能量和产额
❖Auger电子能量的半经验方法
因为对于Auger过程，Y能级电子克服的是离化 原子的该能级的结合能EY(Z) = EY(Z)，的确 切值介于1/23/4之间。即
EWXY(Z) = EW(Z) EX(Z) EY(Z) A
整理课件
15
AES Auger电子的能量和产额
❖用于表面分析的Auger电子的能量一般 在0~2000eV之间。
整理课件
12
AES Auger效应
❖Perkin-Elmer 公 司 的Auger 电子能谱 手册，其中给出了 各种原子不同系列 的Auger峰位置。Leabharlann ❖每 种 元 素 的 各 种
Auger电 子的能量
是识别该元素的重
要依据。
整理课件
整理课件
7
AES Auger效应
❖Auger跃迁
Auger跃迁的标记以空位、 跃迁电子、发射电
子所在的能级为基础。如初态空位在K能级，L1 能级上的一个电子向下跃迁填充K空位，同时激
发L3上的一个电子发射出去便记为KL1L3。一般
地说，任意一种Auger过程均可用WiXpYq来表
示。 此处，Wi, Xp和Yq代表所对应的电子轨道。
❖Auger电子能量的半经验方法
EY(Z)也可以写成
EY(Z) [EY(Z+1) EY(Z)]
这样
EWXY(Z) = EW(Z) EX(Z) EY(Z)
[EY(Z+1) EY(Z)] A
整理课件
16
AES Auger电子的能量和产额
❖Auger电子能量的半经验方法
从量子力学的观点看，WXY和WYX过程是无法区
2
AES Auger效应
❖ 随着科学技术的不断发展，使Auger 电子能谱 仪的性能不断改进，并出现了扫描Auger电子 显微术(SAM), 成为微区分析的有力工具。
❖ 电子计算机的引入，使Auger电子能谱仪的功 能更趋完善。目前， Auger电子能谱已成为许 多科学领域和工业应用中的最重要的表面分析 手段之一。
❖C-K 跃 迁 是 一 种 快 过 程 ， 根 据 测 不 准 关 系 Eth可知C-K过程中的E比较大，因此， 表现在能谱上是一个比较宽的Auger峰。
❖若两个终态空位都与初态空位处于同一主壳层，
即WiXpYq
型跃迁(p>i，q>i)，称为超C-K跃迁。
整理课件
11
AES Auger效应
❖在实用的Auger电子能谱仪中，初态空 位的产生是通过具有一定能量的电子束 轰击样品表面而实现的。