Эмиссионная спектроскопия поверхности

 

Доцент  Д.Ю. Усачев

 

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Классификация методов анализа поверхности по зондирующим воздействиям и детектируемым частицам: тепловое воздействие, эмиссия нейтральных атомов; зондирование электронами; зондирование ионами; зондирование фотонами.

 

2. ОБОРУДОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

2.1. Особенности применения различных видов электронной спектроскопии для анализа поверхности.

2.2. Общие принципы действия и характеристики электронных спектрометров.

2.3.Типы анализаторов и принципы их работы: анализатор с плоским зеркалом; четырехсеточный анализатор с задерживающими сетками; дисперсионные анализаторы- полусферический, типа цилиндрического зеркала.

2.4. Устройства возбуждения: электронная пушка; ионная пушка; рентгеновская трубка; источники вакуумного ультрафиолетового излучения; синхротронное излучение – свойства и применения.

 2.5. Системы детектирования и анализа данных.

 2.6. Практическая реализация современного канала вывода синхротронного излучения  (СИ) для оптической и фотоэлектронной спектроскопии ( Российско – Германский канал вывода СИ на накопителе BESSY II ).

 

3.  ДЕСОРБЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ лекций.

3.1. Термодесорбция. Качественный анализ зависимостей давления от времени.

3.2. Экспериментальное оборудование для импульсной десорбции и температурно-программируемой десорбции (ТПД).

3.3.Спектры импульсной десорбции и ТПД.

3.4. Преимущества и ограничения метода.

 

4. ПОРОГОВЫЕ МЕТОДЫ

4.1. Спектроскопия потенциала появления (СПП). Экспериментальная реализация.

4.2. Спектроскопия ионизационных потерь (СИП). Экспериментальная реализация.

4.3. Структурные эффекты в пороговых методах.

4.4. Преимущества и ограничения методов.

 

5.  ОЖЕ-ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

5.1. Введение: основные процессы.

5.2. Аппаратура и методы регистрации.

5.3. Энергетические уровни, сдвиги и форма пиков.

5.4. Химические сдвиги в оже-спектрах.

5.5. Оже-спектры с участием электронов валентной зоны.

5.6. ЭОС как метод анализа состава поверхности. Сканирующая оже-микроскопия.

5.7. Количественный анализ: метод внешних эталонов; метод коэффициентов элементной чувствительности

5.8. ЭОС и РФЭС – некоторые сопоставления.

5.9. Поверхностная чувствительность и эффективная глубина анализа. 

5.9. Преимущества и недостатки.

 

6.  РЕНТГЕНОВСКАЯ ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (РФЭС)

6.1. Принципы метода РФЭС.

6.2. Аппаратура и методы регистрации.

6.3. Форма и химические сдвиги фотоэлектронных пиков.

6.4. РФЭС – спектроскопия остовных уровней.

6.5. Использование синхротронного излучения.

6.6. Структурные эффекты в РФЭС.

6.7. Некоторые особенности эксперимента: эффект зарядки; компенсация заряда; получение профилей концентрации по глубине при ионном травлении.

6.8.  Поверхностная чувствительность и эффективная глубина анализа. 

6.9.  Преимущества и недостатки.

 

7. УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ  ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (УФЭС)     

7.1. Принципы метода УФЭС.

7.2. Аппаратура и методы регистрации.

7.3. Использование УФЭС для изучения зонной структуры.

7.4. Применение УФЭС для изучения адсорбированных молекул и межфазных границ.

7.5. УФЭС с угловым разрешением (УФЭСУР): принципы метода, реализация и применения.

7.6. Поверхностная чувствительность и эффективная глубина анализа. 

 7.7. Преимущества и недостатки.

 

8. МЕТОД РЕНТГЕНОВСКИХ СТОЯЧИХ ВОЛН

8.1. Как увидеть и использовать стоячую рентгеновскую волну?

8.2. Проблема экстинкции.

8.3. Экспериментальная техника.

8.4. Теория.

8.5. Фотоэлектронная эмиссия (внешний фотоэффект).

8.6. Флуоресцентное излучение.

8.7. Внутренний фотоэффект.

8.8. Примеры использования метода для нанодиагностики.

8.9. Преимущества и недостатки.

 

Список обязательной литературы

1.   К.Оура, В.Г.Лифшиц, А.А.Саранин, А.В.Зотов, М.Катаяма  "Введение в физику поверхности"  М., Наука, 2005                                                     

2.  А.М. Шикин “Взаимодействие фотонов и электронов с твердым телом”Пб., ВВМ, 2008

3.   Э.Зенгуил “Физика поверхности”. М., Мир, 1990

4.   Л.Фельдман, Д.Майер “ Основы анализа поверхности и тонких пленок”.,”Мир”,1989

5.   Вудраф Д., Делчар Т. “Современные методы исследования поверхности”, М.,  “Мир”, 1989

6.  “Методы анализа поверхности”. Ред.А.Зандерна. М., “Мир”. 1979

7.  “Применение электронной спектроскопии для анализа поверхности”. Ред. Х. Ибах. Рига, “Зинатне”, 1980

8. “Электронная и ионная спектроскопия твердых тел”. Ред. Л.Фирменс, Джэнник, В.Декейсер. М., “Мир”. 1981

9. Т. Карлсон “Фотоэлектронная и Оже- спектроскопия”, Л., Машиностроение, 1981

10. М.В. Ковальчук, В.Г. Кон, “Рентгеновские стоячие волны – новый метод исследования структуры кристаллов”// УФН, Т. 149, В.1, 1986, сс.69-103.

 

Список дополнительной литературы

1. John T/ Yates, Jr. “Experimental Innovations in Surface Science. A Guide to Practical Laboratory Methods and Instruments”, Springer-Verlag, 1998

2. S. Hüfner, “ Photoelectron Spectroscopy “, Springer Series in Solid-State Science v.82, Springer-Verlag, 1995.

3. “An Introduction to Surface Chemistry” – http//www.chem..qmv.ac.uk/surfaces/scc/sccindeex.htm