現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)俄歇電子譜

第十三章俄歇電子能譜AugerElectronSpectroscopy,AES1電子能譜學(xué)的定義定義：利器具有一定能量的粒子〔光子、電子、粒子〕轟擊特定的樣品，研討從樣品中釋放出來(lái)的電子或離子的能量分布和空間分布，從而了解樣品的根本特征的方法。任務(wù)原理：入射粒子與樣品中的原子發(fā)生相互作用，閱歷各種能量轉(zhuǎn)遞的物理效應(yīng)，最后釋放出的電子和粒子具有樣品中原子的特征信息。經(jīng)過(guò)對(duì)這些信息的解析，可以獲得樣品中原子的各種信息如含量，化學(xué)價(jià)態(tài)等。2電子能譜學(xué)的內(nèi)容非常廣泛，凡是涉及到利用電子，離子能量進(jìn)展分析的技術(shù)，均可歸屬為電子能譜學(xué)的范圍。根據(jù)激發(fā)離子以及出射離子的性質(zhì)，可以分為以下幾種技術(shù)。紫外光電子能譜(UltravioletPhotoelectronSpectroscopy，UPS〕，X射線光電子能譜〔X-rayPhotoelectronSpectroscopy，XPS〕,俄歇電子能譜〔AugerElectronSpectroscopy,AES〕，離子散射譜〔IonScatteringSpectroscopy，ISS〕，電子能量損失譜〔ElectronEnergyLossSpectroscopy，EELS〕等。3電子能譜分析光電子能譜X-射線光電子能譜Auger電子能譜紫外光電子能譜4俄歇電子能譜法俄歇電子能譜法：器具有一定能量的電子束(或X射線)激發(fā)樣品產(chǎn)生俄歇效應(yīng)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)俄歇電子的能量和強(qiáng)度，從而獲得有關(guān)資料外表化學(xué)成分和構(gòu)造的信息的方法。俄歇能譜儀與低能電子衍射儀聯(lián)用，可進(jìn)展試樣外表成分和晶體構(gòu)造分析，因此被稱為外表探針。AES的任務(wù)方式：入射電子束或X射線使原子內(nèi)層能級(jí)電子電離，外層電子產(chǎn)生無(wú)輻射俄歇躍遷，發(fā)射俄歇電子，用電子能譜儀在真空中對(duì)它們進(jìn)展探測(cè)。5俄歇電子能譜的建立1925年法國(guó)的物理學(xué)家俄歇〔P.Auger〕在用X射線研討光電效應(yīng)時(shí)就已發(fā)現(xiàn)俄歇電子，并對(duì)景象給予了正確的解釋；1953年J.J.Lander初次運(yùn)用了電子束激發(fā)的俄歇電子能譜(AugerElectronSpectroscopy,AES)并討論了俄歇效應(yīng)運(yùn)用于外表分析的能夠性。1967年在Harris采用了微分鎖相技術(shù)，使俄歇電子能譜獲得了很高的信背比后，才開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)了商業(yè)化的俄歇電子能譜儀。1969年P(guān)almberg等人引入了筒鏡能量分析器〔CylindricalMirrorAnalyser,CMA〕，使得俄歇電子能譜的信背比獲得了很大的改善，使俄歇電子能譜被廣泛運(yùn)用。70年代中期,把細(xì)聚焦掃描入射電子束與俄歇能譜儀結(jié)合構(gòu)成掃描俄歇微探針(SAM)配備有二次電子和吸收電子檢測(cè)器及能譜探頭,兼有掃描電鏡和電子探針的功能。6

斷口表層距斷口表層4.5nm深度處〔采用氬離子噴濺技術(shù)逐層剝離〕〔<資料電子顯微分析>P176圖5-15〕例：合金鋼的回火脆化；疑晶界有雜質(zhì)富集。將成分〔％〕0.32C、0.02P、3.87Ni及2.3Cr的合金鋼奧氏體化后，在396－594℃范圍緩冷，產(chǎn)生明顯回火脆。斷口顯示明顯的晶間脆斷特征。電鏡幾十萬(wàn)倍下察看，未見(jiàn)晶界處任何沉淀析出。故不斷未能找到直接證據(jù)，直到運(yùn)用俄歇能譜儀。7

磷在晶界處顯著富集，含量高達(dá)4.72%，較基體磷高235倍，而在晶界兩側(cè)急劇下降，在距晶界約4.5nm處已下降到基體程度。所以，磷元素主要集中在晶界2nm的范圍內(nèi)，這不是其它微區(qū)分析技術(shù)所能測(cè)出來(lái)的?！踩纾浩胀‥PMA的空間分辨率約為1m左右〕俄歇能譜分析結(jié)果闡明：8根本原理〔1〕俄歇電子的產(chǎn)生原子在載能粒子〔電子、離子或中性粒子〕或X射線的照射下，內(nèi)層電子能夠獲得足夠的能量而電離，并留下空穴〔受激〕。當(dāng)外層電子躍入內(nèi)層空位時(shí)，將釋放多余的能量〔退激〕釋放的方式可以是：發(fā)射X射線〔輻射躍遷退激方式〕；發(fā)射第三個(gè)電子─俄歇電子〔俄歇躍遷退激方式〕。9〔2〕俄歇電子的表示每一俄歇電子的發(fā)射都涉及3個(gè)電子能級(jí)，故常以三殼層符號(hào)并列表示俄歇躍遷和俄歇電子。KL1L1L1M1M1L2,3VV10〔3〕俄歇過(guò)程和俄歇電子能量WXY俄歇過(guò)程表示圖WXY躍遷產(chǎn)生的俄歇電子的動(dòng)能可近似地用閱歷公式估算，即：俄歇電子為近似公式，由于Ex表示的是內(nèi)層填滿電子的情況下原子X(jué)能級(jí)電子的結(jié)合能；對(duì)于俄歇過(guò)程，內(nèi)層有一空位X能級(jí)的電子結(jié)合能就要增大，故實(shí)踐X能級(jí)電子電離所需求的能量應(yīng)大于EX。11原那么上，俄歇電子動(dòng)能由原子核外電子躍遷前后的原子系統(tǒng)總能量的差別算出。常用的一個(gè)閱歷公式為：式中：w、x、y━分別代表俄歇電子發(fā)射所涉及的三個(gè)電子能級(jí)EZwxy━原子序數(shù)為Z的原子發(fā)射的俄歇電子的能量E━原子中的電子結(jié)合能。12例：知EKNi＝8.333KeV，EL1Ni＝1.008KeV，EL2Ni＝0.872KeV，EL1Cu＝1.096KeV，EL2Cu＝0.951KeV，求Ni的KL1L2俄歇電子的能量。解：用上閱歷公式求得：主要部分〔前三項(xiàng)〕＝6.453KeV；修正項(xiàng)〔后一項(xiàng)〕＝0.084KeV所以：Ni的KL1L2俄歇電子的能量＝6.453－0.084＝6.369KeV與實(shí)測(cè)值6.384相當(dāng)吻合。13留意：俄歇過(guò)程至少有兩個(gè)能級(jí)和三個(gè)電子參與，所以氫原子和氦原子不能產(chǎn)生俄歇電子。(Z3)孤立的鋰原子因最外層只需一個(gè)電子，也不能產(chǎn)生俄歇電子，但固體中因價(jià)電子是共用的，所以金屬鋰可以發(fā)生KVV型的俄歇躍遷。14顯然，俄歇電子與特征X射線一樣，其能量與入射粒子無(wú)關(guān)，而僅僅取決于受激原子核外能級(jí)，所以，根據(jù)莫塞萊定律，可以利用此信號(hào)所攜帶的能量特征和信號(hào)強(qiáng)度，對(duì)試樣進(jìn)展元素組成的定性定量分析。15俄歇電子能量圖：〔圖中右側(cè)自下而上為元素符號(hào)〕橫軸為俄歇電子能量○和●表示每種元素所產(chǎn)生的俄歇電子能量的相對(duì)強(qiáng)度，●表示相對(duì)強(qiáng)度高由于束縛能劇烈依賴于原子序數(shù)，所以用確定能量的俄歇電子來(lái)鑒別元素是明確而不易混淆的。實(shí)踐檢測(cè)中，各種元素的主要俄歇電子能量和規(guī)范譜都可以在有關(guān)手冊(cè)中查到。16俄歇電子產(chǎn)額俄歇電子產(chǎn)額或俄歇躍遷幾率決議俄歇譜峰強(qiáng)度，直接關(guān)系到元素的定量分析。俄歇電子與熒光X射線是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)和競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)射過(guò)程。對(duì)同一K層空穴，退激發(fā)過(guò)程中熒光X射線與俄歇電子的相對(duì)發(fā)射幾率，即熒光產(chǎn)額(K)和俄歇電子產(chǎn)額()滿足=1－K俄歇電子產(chǎn)額與原子序數(shù)的關(guān)系由圖可知，對(duì)于K層空穴Z<19，發(fā)射俄歇電子的幾率在90％以上；隨Z的添加，X射線熒光產(chǎn)額添加，而俄歇電子產(chǎn)額下降。Z<33時(shí)，俄歇發(fā)射占優(yōu)勢(shì)。17俄歇分析的選擇通常對(duì)于Z≤14的元素，采用KLL俄歇電子分析；14<Z<42的元素，采用LMM俄歇電子較適宜；Z>42時(shí)，以采用MNN和MNO俄歇電子為佳。18Mg的KLL系列俄歇電子能譜〔<資料物理現(xiàn)代研討方法>P183圖7-2〕Z=1419為什么說(shuō)俄歇電子能譜分析是一種外表分析方法且空間分辨率高？大多數(shù)元素在50~1000eV能量范圍內(nèi)都有產(chǎn)額較高的俄歇電子，它們的有效激發(fā)體積〔空間分辨率〕取決于入射電子束的束斑直徑和俄歇電子的發(fā)射深度?？梢詧?jiān)持特征能量〔沒(méi)有能量損失〕而逸出外表的俄歇電子，發(fā)射深度僅限于外表以下大約2nm以內(nèi)，約相當(dāng)于外表幾個(gè)原子層，且發(fā)射〔逸出〕深度與俄歇電子的能量以及樣品資料有關(guān)。在這樣淺的表層內(nèi)逸出俄歇電子時(shí)，入射X射線或電子束的側(cè)向擴(kuò)展幾乎尚未開(kāi)場(chǎng)，故其空間分辨率直接由入射電子束的直徑?jīng)Q議。200.4~2nm5~10nm500nm~5μm知識(shí)回想：電子束與固體物質(zhì)的作用體積21③俄歇電子峰①?gòu)椥陨⑸浞澧诙坞娮英俑吣軈^(qū)處出現(xiàn)一個(gè)很尖的峰,此為入射e與原子彈性碰撞后產(chǎn)生的散射峰，能量堅(jiān)持不變。②在低能區(qū)出現(xiàn)一個(gè)較高的寬峰，此為入射e與原子非彈性碰撞所產(chǎn)生的二次e，這些二次e又鏈?zhǔn)秸T發(fā)出更多的二次級(jí)電子。③二峰之間的一個(gè)寬廣區(qū)域〔50eV～2000eV〕電子數(shù)目少,產(chǎn)生的峰為俄歇電子峰。俄歇電子能譜由二次電子能量分布曲線看出：俄歇信號(hào)淹沒(méi)在很大的本底和噪聲之中。22俄歇譜普通具有兩種方式：直接譜〔積分譜〕和微分譜；直接譜可以保證原來(lái)的信息量，但背景太高，難以直接處置。微分譜將直接譜的每一個(gè)峰轉(zhuǎn)化為一對(duì)正、負(fù)峰，具有很高的信背比，容易識(shí)別，但會(huì)失去部分有用信息以及解釋復(fù)雜。可經(jīng)過(guò)微分電路或計(jì)算機(jī)數(shù)字微分獲得。俄歇電子譜負(fù)峰鋒利，正峰較小23俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇電子涉及到三個(gè)原子軌道能級(jí)；由于原子內(nèi)部外層電子的屏蔽效應(yīng)，芯能級(jí)軌道和次外層軌道上的電子的結(jié)合能在不同的化學(xué)環(huán)境中是不一樣的，有一些微小的差別。這種軌道結(jié)合能上的微小差別可以導(dǎo)致俄歇電子能量的變化，這種變化就稱作元素的俄歇化學(xué)位移，它取決于元素在樣品中所處的化學(xué)環(huán)境。利用這種俄歇化學(xué)位移可以分析元素在該物種中的化學(xué)價(jià)態(tài)和存在方式。在外表科學(xué)和資料科學(xué)的研討中具有寬廣的運(yùn)用前景24俄歇化學(xué)效應(yīng)俄歇化學(xué)效應(yīng)有三類；原子發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移引起內(nèi)層能級(jí)挪動(dòng)；化學(xué)環(huán)境變化引起價(jià)電子態(tài)密度變化，從而引起價(jià)帶譜的峰形變化；俄歇電子逸出外表時(shí)由于能量損失機(jī)理引起的低能端外形改動(dòng)，同樣也與化學(xué)環(huán)境有關(guān)。25普通元素的化合價(jià)越正，俄歇電子動(dòng)能越低，化學(xué)位移越負(fù)；相反地，化合價(jià)越負(fù),俄歇電子動(dòng)能越高,化學(xué)位移越正。1.原子的化合價(jià)態(tài)對(duì)俄歇化學(xué)位移的影響26金屬Ni的MVV俄歇電子動(dòng)能為61.7eV;NiO中的NiMVV俄歇峰的能量為57.5eV,俄歇化學(xué)位移為-4.2eV;Ni2O3,NiMVV的能量為52.3eV,俄歇化學(xué)位移為-9.4eV。不同價(jià)態(tài)的鎳氧化物的NiMVV俄歇譜27不論是Si3N4還是SiO2,其中在SiO2和Si3N4中,Si都是以正四價(jià)存在但Si3N4的Si-N鍵的電負(fù)性差為-1.2，俄歇化學(xué)位移為-8.7eV。而在SiO2中,Si-O鍵的電負(fù)性差為-1.7,俄歇化學(xué)位移那么為-16.3eV。電負(fù)性差對(duì)SiLVV譜的影響2.相鄰原子的電負(fù)性差對(duì)俄歇化學(xué)位移的影響對(duì)于一樣化學(xué)價(jià)態(tài)的原子,俄歇化學(xué)位移的差別主要和原子間的電負(fù)性差有關(guān)。電負(fù)性差越大,原子得失的電荷也越大,因此俄歇化學(xué)位移也越大Si3N4的SiLVV俄歇?jiǎng)幽転?0.1eV,俄歇化學(xué)位移為-8.7eV。SiO2的SiLVV的俄歇?jiǎng)幽転?2.5eV,俄歇化學(xué)位移為-16.3eV。28俄歇譜儀表示圖29俄歇電子能譜法的運(yùn)用優(yōu)點(diǎn)：①作為固體外表分析法，其信息深度取決于俄歇電子逸出深度(電子平均自在程)。對(duì)于能量為50eV~2keV范圍內(nèi)的俄歇電子，逸出深度為0.4~2nm。深度分辨率約為1nm，橫向分辨率取決于入射束斑大小。②可分析除H、He以外的各種元素。③對(duì)于輕元素C、O、N、S、P等有較高的分析靈敏度。④可進(jìn)展成分的深度分析或薄膜及界面分析。30在資料科學(xué)研討中的運(yùn)用①資料外表偏析、外表雜質(zhì)分布、晶界元素分析；②金屬、半導(dǎo)體、復(fù)合資料等界面研討；③薄膜、多層膜生長(zhǎng)機(jī)理的研討；④外表的力學(xué)性質(zhì)(如摩擦、磨損、粘著、斷裂等)研討；⑤外表化學(xué)過(guò)程(如腐蝕、鈍化、催化、晶間腐蝕、氫脆、氧化等)研討；⑥集成電路摻雜的三維微區(qū)分析；⑦固體外表吸附、清潔度、沾染物鑒定等。31局限性①不能分析氫和氦元素；②定量分析的準(zhǔn)確度不高；③對(duì)多數(shù)元素的探測(cè)靈敏度為原子摩爾分?jǐn)?shù)0.1%~1.0%；④電子束轟擊損傷和電荷積累問(wèn)題限制其在有機(jī)資料、生物樣品和某些陶瓷資料中的運(yùn)用；⑤對(duì)樣品要求高，外表必需清潔(最好光滑)等。32俄歇電子能譜能提供的信息元素沿深度方向的分布分析AES的深度分析功能是俄歇電子能譜最有用的分析功能。普通采用Ar離子束進(jìn)展樣品外表剝離的深度分析方法。該方法是一種破壞性分析方法，會(huì)引起外表晶格的損傷，擇優(yōu)濺射和外表原子混合等景象。33深度分析右圖是PZT/Si薄膜界面反響后的典型的俄歇深度分析圖。橫坐標(biāo)：濺射時(shí)間，與濺射深度有對(duì)應(yīng)關(guān)系?？v坐標(biāo)：元素的原子百分比?？梢悦魑乜吹礁髟卦诒∧ぶ械姆植记闆r。在經(jīng)過(guò)界面反響后，在PZT薄膜與硅基底間構(gòu)成了穩(wěn)定的SiO2界面層。這界面層是經(jīng)過(guò)從樣品外表分散進(jìn)的氧與從基底上分散出的硅反響而構(gòu)成的。PZT/Si薄膜界面反響后的俄歇深度分析譜注：PZT：壓電陶瓷〔鋯鈦酸鉛〕34微區(qū)分析微區(qū)分析也是俄歇電子能譜分析的一個(gè)重要功能，可以分為選點(diǎn)分析，線掃描分析和面掃描分析三個(gè)方面。這種功能是俄歇電子能譜在微電子器件研討中最常用的方法，也是納米資料研討的主要手段。35微區(qū)分析選點(diǎn)分析俄歇電子能譜由于采用電子束作為激發(fā)源，其束斑面積可以聚焦到非常小。從實(shí)際上，俄歇電子能譜選點(diǎn)分析的空間分別率可以到達(dá)束斑面積大小。因此，利用俄歇電子能譜可以在很微小的區(qū)域內(nèi)進(jìn)展選點(diǎn)分析。36微區(qū)分析圖為Si3N4薄膜經(jīng)850℃快速熱退火處置后外表不同點(diǎn)的俄歇定性分析圖。正常樣品區(qū)：外表主要有Si,N以及C和O元素存在。損傷點(diǎn)：外表的C,O含量很高，而Si,N元素的含量卻比較低。結(jié)論：這結(jié)果闡明在損傷區(qū)發(fā)生了Si3N4薄膜的分解。Si3N4薄膜外表?yè)p傷點(diǎn)的俄歇定性分析譜正常位置破損位置37Si3N4薄膜外表正常點(diǎn)的俄歇深度分析Si3N4薄膜外表?yè)p傷點(diǎn)的俄歇深度分析從圖上可見(jiàn)，在正常區(qū)，Si3N4薄膜的組成是非常均勻的，N/Si原子比為0.43。而在損傷區(qū)，雖然Si3N4薄膜的組成也是非常均勻的，但其N/Si原子比下降到0.06。N元素大量損失，該結(jié)果闡明Si3N4薄膜在熱處置過(guò)程中，在某些區(qū)域發(fā)生了氮化硅的脫氮分解反響，并在樣品外表構(gòu)成結(jié)碳。外表分析后的深度分析38俄歇電子能譜的運(yùn)用舉例固體外表的能帶構(gòu)造、態(tài)密度等。外表的物理化學(xué)性質(zhì)的變化。如外表吸附、脫附以及外表化學(xué)反響。資料組分確實(shí)定，純度的檢測(cè)，資料特別是薄膜資料的生長(zhǎng)。外表化學(xué)吸附以及外表化學(xué)反響。在物理學(xué)，化學(xué)，資料科學(xué)以及微電子學(xué)等方面有著重要的運(yùn)用。39固體外表清潔程度的測(cè)定在研討任務(wù)中，經(jīng)常需求獲得清潔的外表。普通對(duì)于金屬樣品可以經(jīng)過(guò)加熱氧化除去有機(jī)物污染，再經(jīng)過(guò)真空熱退火除去氧化物而得到清潔外表。而最簡(jiǎn)單的方法那么是離子槍濺射樣品外表來(lái)除去外表污染物。樣品的外表清潔程度可以用俄歇電子能譜來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。40固體外表清潔程度的測(cè)定結(jié)論：樣品外表的C污染應(yīng)是在放置過(guò)程中吸附的大氣中的污染；有少量O存在于制備的Cr薄膜層中，能夠是由靶材的純度或薄膜樣品制備過(guò)程中的真空度較低有關(guān)，而不僅僅是外表污染。磁控濺射制備的鉻薄膜外表清潔前后的俄歇譜原始外表：除有Cr元素存在外，還有C、O等污染雜質(zhì)存在。經(jīng)過(guò)Ar離子濺射清潔后：外表的C雜質(zhì)峰根本消逝；但氧的特征俄歇峰即使在濺射清潔很長(zhǎng)時(shí)間后，仍有小峰存在。C41外表吸附和化學(xué)反響的研討由于俄歇電子能譜具有很高的外表靈敏度，可以檢測(cè)到10-3原子單層，因此可以很方便和有效地用來(lái)研討固體外表的化學(xué)吸附和化學(xué)反響。以下圖分別是在多晶鋅外表初始氧化過(guò)程中的ZnLVV和OKLL俄歇譜。42當(dāng)暴氧量到達(dá)50L時(shí)：ZnLVV的線形就發(fā)生了明顯的變化。俄歇?jiǎng)幽転?4.6eV的峰加強(qiáng)，而俄歇?jiǎng)幽転?7.6eV的峰那么降低。闡明有少量的ZnO物種生成。隨著暴氧量的繼續(xù)添加：ZnLVV線形的變化更加明顯，并在低能端出現(xiàn)新的俄歇峰。闡明有大量的ZnO外表反響產(chǎn)物生成。外表初始氧化過(guò)程的ZnLVV譜ZnLVV俄歇譜431L的暴氧量的吸附后：開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)動(dòng)能為508.2eV的峰；當(dāng)暴氧量添加到30L時(shí)，在OKLL譜上出現(xiàn)了高動(dòng)能的伴峰，經(jīng)過(guò)曲線解疊可以獲得俄歇?jiǎng)幽転?08.6eV和512.0eV的兩個(gè)峰。即使經(jīng)過(guò)3000L劑量的暴氧后，在多晶鋅外表仍有兩種氧物種存在。結(jié)果闡明在低氧分壓的情況下，只需部分活性強(qiáng)的Zn被氧化為ZnO物種，而活性較弱的Zn只能與氧構(gòu)成吸附形狀。外表初始氧化過(guò)程的OKLL譜OKLL俄歇譜508.2eVZn外表的化學(xué)吸附態(tài)氧ZnO物種中的氧44薄膜厚度測(cè)定在單晶Si基底上制備的TiO2薄膜光催化劑的俄歇深度分析譜。從圖上可見(jiàn)，TiO2薄膜層的濺射時(shí)間約為6分鐘，由離子槍的濺射速率〔30nm/min〕，可以獲得TiO2薄膜光催化劑的厚度約為180nm。該結(jié)果與X射線熒光分析的結(jié)果非常吻合〔182nm〕。AES測(cè)定TiO2薄膜光催化劑的厚度45SEMe槍陰極熒光XFS俄歇e(AES)二次e背散射eX-Ray(EPMA)透射eAAV樣品e槍2〔TEM〕衍射e電子束與樣品作用后產(chǎn)生的粒子和波如以下圖:以電子束為入射源的資料分析方法46e槍樣品2衍射以X-Ray為入射源的資料分析方法X射線管單晶/多晶X射線衍射單色X-RayX射線光電子能譜分析XPS47e槍樣品以電磁波為入射源的資料分析方法電磁波原子吸收光譜紅外吸收光譜紫外-可見(jiàn)吸收光譜激光拉曼光譜分子發(fā)光分析核磁共振波譜48End1.俄歇電子能譜分析原理。2.為什么說(shuō)俄歇電子能譜分析是一種外表分析方法，并解釋其空間分辨率為什么很高49直接譜：俄歇電子強(qiáng)度[密度(電子數(shù))]N(E)對(duì)其能量E的分布[N(E)－E]。微分譜：由直接譜微分而來(lái)，是dN(E)/dE對(duì)E的分布[dN(E)/dE－E]。俄歇電子能譜例如(Ag的俄歇能譜)俄歇譜普通具有兩種方式，直接譜(積分譜)和微分譜；50石墨的俄歇譜從微分前俄歇譜的N(E)看出，這部分電子能量減小后迭加在俄歇峰的低能側(cè)，把峰的前沿變成一個(gè)緩慢變化的斜坡，而峰的高能側(cè)那么堅(jiān)持原來(lái)的趨勢(shì)不變。俄歇峰兩側(cè)的變化趨勢(shì)不同，微分后出現(xiàn)正負(fù)峰不對(duì)稱。5152化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)環(huán)境的劇烈影響經(jīng)常導(dǎo)致俄歇譜有如下三種能夠的變化：(稱為化學(xué)效應(yīng))錳和氧化錳的俄歇電子譜1〕俄歇躍遷不涉及價(jià)帶，化學(xué)環(huán)境的不同將導(dǎo)致內(nèi)層電子能級(jí)發(fā)生微小變化，呵斥俄歇電子能量微小變化，表如今俄歇電子譜圖上，譜線位置有微小挪動(dòng)，這就是化學(xué)位移。53錳和氧化錳的俄歇電子譜氧化錳540eV587eV636eV錳543eV590eV637eV錳氧化錳542〕當(dāng)俄歇躍遷涉及到價(jià)電子能帶時(shí)，情況就復(fù)雜了，這時(shí)俄歇電子位移和原子的化學(xué)環(huán)境就不存在簡(jiǎn)單的關(guān)系，不僅峰的位置會(huì)變化，而且峰的外形也會(huì)變化。Mo2C、SiC、石墨和金剛石中碳的KLL〔KVV或〕俄歇譜553)能量損失機(jī)理導(dǎo)致的變化將改動(dòng)俄歇峰低能側(cè)的拖尾峰。由于俄歇電子位移機(jī)理比較復(fù)雜，涉及到三個(gè)能級(jí)，不象X射線光電子能譜那樣容易識(shí)別和分析，并且通常運(yùn)用的俄歇譜儀分辨率較低，這方面的運(yùn)用遭到了很大的限制。56薄膜的界面分散反響研討在薄膜資料的制備和運(yùn)用過(guò)程中，不可防止會(huì)產(chǎn)生薄膜層間的界面分散反響。有些情況下，希望薄膜之間能有較強(qiáng)的界面分散反響，以加強(qiáng)薄膜間的物理和化學(xué)結(jié)合力或構(gòu)成新的功能薄膜層。另外一些情況那么要降低薄膜層間的界面分散反響。如多層薄膜超晶格資料等。經(jīng)過(guò)俄歇電子能譜的深度分析，可以研討各元素沿深度方向的分布，因此可以研討薄膜的界面分散動(dòng)力學(xué)。同時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)界面上各元素的俄歇線形研討，可以獲得界面產(chǎn)物的化學(xué)信息，鑒定界面反響產(chǎn)物。57薄膜的界面分散反響研討難熔金屬的硅化物是微電子器件中廣泛運(yùn)用的引線資料和歐母結(jié)資料，是大規(guī)模集成電路工藝研討的重要課題，目前已進(jìn)展了大量的研討。圖是Cr/Si薄膜在熱處置后構(gòu)成界面分散反響后樣品的俄歇深度分析圖。從圖上可見(jiàn)，薄膜樣品在經(jīng)過(guò)熱處置后，已有穩(wěn)定的金屬硅化物層構(gòu)成。同樣，從深度分析圖上還可見(jiàn)，Cr外表層已被氧化以及有C元素存在。這主要是由熱處置過(guò)程中真空度不夠以及剩余有機(jī)物所引起的。此外，界面分散反響的產(chǎn)物還可以經(jīng)過(guò)俄歇線形來(lái)鑒定。AES研討Cr/Si的界面分散反響58界面分散反響研討從圖可見(jiàn)，金屬CrLMM譜為單個(gè)峰，其俄歇?jiǎng)幽転?85.7eV，而氧化物Cr2O3也為單峰，俄歇?jiǎng)幽転?84.2eV。在CrSi3硅化物層以及與單晶硅的界面層上，CrLMM的線形為雙峰，其俄歇?jiǎng)幽転?81.5和485.3eV。可以以為這是由CrSi3金屬硅化物所產(chǎn)生。硅化物中Cr的電子構(gòu)造與金屬Cr以及而氧化物Cr2O3的是不同的。構(gòu)成的金屬硅化物不是簡(jiǎn)單的金屬共熔物，而是具有較強(qiáng)的化學(xué)鍵存在。該結(jié)果還闡明不僅在界面產(chǎn)物層是有金屬硅化物組成，在與硅基底的界面分散層中，Cr也是以硅化物的方式存在。在不同界面處的CrLMM俄歇線形59界面分散反響研討從圖可見(jiàn)，金屬Cr的MVV俄歇線的動(dòng)能為32.5eV,而氧化物Cr2O3的MVV俄歇線的動(dòng)能為28.5eV。在金屬硅化物層及界面層中，CrMVV的俄歇?jiǎng)幽転?3.3eV，該俄歇?jiǎng)幽鼙燃兘饘貱r的俄歇?jiǎng)幽苓€高。根據(jù)俄歇電子動(dòng)能的討論，可以以為在金屬硅化物的構(gòu)成過(guò)程中，Cr不僅沒(méi)有失去電荷，并從Si原子得到了部分電荷。這可以從Cr和Si的電負(fù)性以及電子排布構(gòu)造來(lái)解釋。Cr和Si原子的電負(fù)性分別為1.74和1.80，闡明這兩種元素的得失電子的才干相近。而Cr和Si原子的外層電子構(gòu)造分別為3d54s1和3s13p3。當(dāng)Cr原子與Si原子反響構(gòu)成金屬硅化物時(shí)，硅原子的3p電子可以遷移到Cr原子的4s軌道中，構(gòu)成更穩(wěn)定的電子構(gòu)造。圖29在不同界面處的CrMVV俄歇線形60固體外表離子注入分布及化學(xué)形狀的研討經(jīng)過(guò)俄歇電子能譜的深度分析，不僅可以研討離子注入元素沿深度方向的分布，還可以研討注入元素的化學(xué)形狀。圖是SnO2薄膜經(jīng)離子注入Sb后的薄膜的俄歇深度分析圖。從圖上可見(jiàn)，離子注入層的厚度大約35nm，而注入元素的濃度到達(dá)12%。僅從Sb離子的注入量和分布很難解釋離子注入薄膜的電阻率的大幅度降低