俄歇电子能谱(AES)

(2)背散射电子引起的电离部分
若单位强度入射电子产生n个散射电子，产生的电离部分为
令
称为基体散射因子，则
(3)总电离几率
@
2．平均自由程和逃逸深度Z
(1)将电子在固体中连续发生两次非弹性碰撞之间所经过的距离 的平均值称为非弹性撞平均自由程，对于E>200eV
(1) e束能量高，对绝热材料易致损伤;
(2) e束带电荷，对绝缘材料有荷电现象，影响分析。 @
二、俄歇效应
俄歇电子
X 射 线
C
B
A
电子激发引起的X-射线和俄歇电子发射
俄歇过程如图：当原子受外来高能e轰击(Ep5EK)时，内 壳层e电离，原子内层轨道出现空穴而处于激发态，电离原子 通过发射X-ray或发射Auger e去而去激发。
3．终态效应
仅在X射线激发，且在高分辨率谱仪下才能观察到。 @
六、俄歇信号强度
讨论Auger e 强度的目的是为了进行元素定量分析，影响 强 度 的 因 素 主 要 为 (1) 元 素 电 离 几 率 ； (2)Auger 跃 迁 几 率 ； (3)Auger的逃逸深度。 1．原子内能级的电离几率(截面) AX AX定义为入射e与元素A作用时，从X能级激发出 Auger e 的几率。Ax是入射 e 能量EP、元素种类和原子壳层的函数。 (1)入射电子本身引起的电离部分 =F(EP，电离能EAX，壳层电子数…) 对于A原子X壳层 @
二次电子 弹性散射峰
Auger 电子峰
从图可以看出：
(1)峰位 (能量) ，由特定元素原子结构确定;
(2)元素的峰数，…………………………. .，(可由量子力学估计); (3)各峰相对强度大小也是该元素特征; 以上三条是俄歇能谱定性分析的依据，这些数据均有手册可查。 @
四、Auger峰能量
1．计算公式
电子束照射 产生的硅还原
2．等离子激元损失
电子通过固体时，激发导带 e集体振荡，振荡频率针对它 的特征能量称为等离子激元，此时电子因激发等离子体激元而 损失相应的特征能量(hvb)，基本要点 (1)遭受等离子激元损失的 e可进一步激发等离子激元再次损失 能量，从而形成一系列能量损失峰。 (2)固体表面振荡频率 vs<vb， vb为晶体特征体，不易变化，而 vs易受表面化学状态而变化，可根据vs变而判断表面状态。
AES分析是以e束（或X-射线束）为激发源，激发出样 品表面的Auger电子，分析Auger电子的能量和强度，可获 元素种类、含量和分布，以及化学态等信息。 当采用e束激发源时，由于e可以聚焦，因而它还具微区 分析功能。
本章介绍基于e束激发的AES。 @
AES主要特点
优点： (1) 空间分辨率高(e束斑很小)，可以同时显示表面形貌像和 元素分布像； (2) 深度剖析时，深度分辨率高； (3) AES技术资料丰富； (4) 深度剖析时，可在连续溅射过程中取谱(优于XPS)。 缺点：
五、俄歇峰精细结构
产生精细结构的主要因素是化学效应，终态效应 和等离子激元损失。前者对表面化学状态分析重要， 后者对表面清洁情况反应映敏(当入射e 单色性好，分 析器分辨率高时)。
1．化学效应
由于化学状态变化，核外电荷分布改变影响对内层电 子的屏蔽作用，使e的结合能增加或减少的现象。 以In和Si(SiO2)为例： @
认识该过程要把握如下基本要点： (1)两个轨道三个电子参与 (2)双空穴终态
(3)Auger e和X射线的发射机率互为稍长，即PA+PX=1
(4)Auger e命名: 若A—最初空穴能级，B—填充空穴的 e 能级，C—Auger e 发射能级，则该Auger e 称为ABC Auger e ， 过程称为ABC俄歇跃迁。 例如：KLL、 LMM 、MNN等俄歇跃迁， 发射：KLL、 LMM 、MNN等俄歇电子。 @
三、Auger电子能谱
电子束与样品作用后产生的粒子和波如下图: e e枪 枪 X-Ray (EPMA) Auger e (AES)
阴极荧光
背散射e
二次e 样 品 A
SEM
V A
衍射e 2 透射e
TEM
经e能量分析器探测到的e能谱图如下图所示 ：
电 子 产 额
二次电子
弹性散射峰
Auger 电子峰
第三章
俄歇电子能谱（AES）
本章讲授内容
一、概述 二、俄歇效应 三、Auger电子能谱 四、Auger峰能量 五、俄歇峰精细结构 六、俄歇信号强度 七、AES定量分析
一、概述
俄歇电子能谱(Auger Electron Spectroscopy, AES)； 亦称为： 扫描俄歇微探针（Scanning Auger Microprobe, SAM）
上述计算的各元素的EABC 汇集于图12-4中。 @
2
俄 歇 e 能 量 图
看图须把握的几个要点： 1)取微分谱负峰值 2)能量范围0—2000eV
3)黑点大小对应峰的高 低;
4)X-射线激发与e束激发 能量值一致 5)谱峰简单,整个周期表 中主要峰〈500个， ZNa时 仅一个峰， 因 而定性分析容易。 @
由于Auger e发射涉及三个e能级ABC，对于基态原子，能量 EABC=EA―EB―EC 事实上，原子发射Auger e时处于激发态，此时 EC*EC 计算EABC的经验公式为(Z为原子序数)
半经验公式： 其中F(BC:X)为原子终态X的B、C空穴间的相互作用能； —内驰豫能，发生在原子内部； —外驰豫能，发生在分子或固体中。
要点如下：
(1)入射e能量E1处出现 一很尖的,此为入射e与 原子弹性碰撞后产生的 散射峰，能量保持不变； (2)在低能端出现一个 十eV的宽峰，此为入射e 与原子非弹性碰撞所产生 的二次e，这些二次e又链式诱发出更多的二次级电子； (3)二峰之间间有一个广阔区域，但e数目少,产生原因亦很多， 其中包括本节关心的Auger e峰； (4)将俄歇峰能量段选出并进行微分记录，得到俄歇能谱下。 @
驰豫能及其对俄歇 e 能量的贡献
内驰豫—原子内壳层电离时，其外壳层向内压缩，增加核与 内壳层之间的屏蔽作用（即减少核正电荷对e吸引， 使EABC增大）
外驰豫—电离原子周围的其它原子或价带向电离原子提
供屏蔽电 子，整个分子或固体中的电荷将进行重 新分配（其结果仍是减少核正电荷对Auger e吸引，
使EABC增大）