固体表面与界面课堂 报告.pptVIP

ISS已广泛应用在表面吸附，离子诱导解吸，化合物的表面成分和催化，合金表面成分及电子轰击引起的表面过程的研究。 从清洁表面和吸附表面的谱图对比可以看出，Ni峰壁Cu峰的比例变化发生了明显变化，说明CO优先吸附在Ni原子上。第二个图中O峰远高于C峰，说明CO以分子形式立着吸附在Ni表面上，且O原子朝外。 The End Thank You * 姓名：张小云 学号：2120110420 专业：电子与通信工程 低能离子散射谱(ISS) 在离子同固体表面的相互作用下，若检测的粒子是经表面碰撞后背散射出来的入射离子，测量它们碰撞后损失的动能，可获得有关表面原子的种类及晶格排列等信息。 当入射离子能量较低时(离子动能为100eV至几keV)，可以得到低能离子散射(ISS)；当入射离子能量很高时(25keV到几个MeV)，称为卢瑟福背散射(RBS)。当初，卢瑟福曾使用这种散射探知了原子核的存在。 RBS的发展也很快，当能量分辨率足够高时，可以无损地进行纳米薄膜厚度的分析。 低能离子(0.2~2keV)散射被用来研究离子与固体表而的相互作用。实验证实了低能离子与固体原子的碰撞主要为弹性碰撞。由于低能离子的散射截面和离子在表面内外的中和几率都很高，使得ISS的信息深度仅仅是表面的最外一层或二层，成为名符其实的表面分析手段。 低能离子散射作为一种表面分析方法是由Smith首先提出的 ； Smith曾用0.5—3keV的He＋，Ne＋及Ar＋离子在多晶的Mo和Ni上散射，获得了靶原子(Mo或Ni)以及吸附在表面上的C，O的散射的尖锐谱峰。 Smith还对吸附在银上的一氧化碳进行了研究，由碳峰和氧峰的相对高度推导出CO的吸附结构信息。后来Smith又根据峰的相对高度识别出硫化镉单晶体的镉面和硫面。这表明低能离子散射不仅能作化学成分分析，还能作表面结构分析 ； 从此以后，ISS开始成为一种表面分析手段。 基本思想是利用低能惰性气体离子与靶表面原子进行弹性碰撞，根据弹性散射理论，确定散射离子的能力分布和角分布与表面原子的原子量的关系。 一般情况下吗，若入射离子的原子量为A，则当离子能量远低于AkeV时，则主要发生弹性碰撞。同时，入射离子的能量又应远大于原子在靶晶格上得结合能，即可认为靶上原子是“孤立、自由”的。 在此条件下，可认为入射离子与靶上原子的相互作用相当于两个刚性球间的弹性碰撞。因而可以根据能量和动量守恒定理，用二球弹性碰撞来处理。 根据能量守恒和动量守恒， ISS中，通常M2/M1=1，取正号。 对于常用的90度散射来说，ΘL=90。，上式简化为： 能量标度就变成了表面上靶原子的质量标度。测出M2,进而确定样品的表面组成 。 低能离子散射谱上一些突出的峰是由入射离子和单个晶格原子之间的简单双体碰撞形成的，靶子晶格起的作用很小或根本不起作用。 Mo的离子散射普是Smith于1967年给出的一张最初的谱图，证明了散射模型和理论的正确性。 ISS原理 离子散射谱仪一般包括离子源、样品架、散射离子能量分析器、离子流检测器和超真空系统等五个基本组成部分。 另外，ISS中经常遇到离子轰击引起的靶面溅射而产生的本底噪声，影响ISS的正常分析。，因此常加一个质量过滤器滤掉本底噪声，如四级滤质器。 离子是由离子枪产生的，通常是用电子轰击压力为5×l0－6到l0－3托的气体而得到。离子流密度约在几十uA／cm2，离子能量在500eV一2keV内，能量分散性约2eV。 在低能离子散射中，最常用的惰性气体是氦、氖或氩，具有中和化几率高的特点。离子源处于正加速电位。离子由一个负偏置电极通过一个小光阑从离子源取出，再通过透镜系统形成离子束。为了得到合适信号,必须有较大的束流(1013～1014离子/cm2)。 关于离子束的角度需要考虑的有三个:入射角、散射角和方位角(对单晶样品而言,为绕样品法线旋转的角度)。入射角越大,遮蔽锥越大。利用遮蔽效应,可以研究表面原子结构。 在表面分析中离子源的重要参数有：(1)能量分散不应大于几伏；(2)从离子源得到的离子流最少几微安(3)发散角为小于1度。（4) 气体向离子源的泄漏要能精确控制，供给电子的灯丝要便于更换 低能散射要求良好的真空条件，其真空度要优于高能散射时的最低要求。实验过程中．散射室的压力应在l ×10－9托或更低。 这是因为低能离子散射法对表面非常敏感，本底气体的吸附层会严重地减小分析表面的离子散射产额。为了对实际的或工程样品进行成分分析，应通过适当的抽真空和预先烘烤器壁来减少残余气体。 对表面结构的研究还应能对靶表面进行就地清洁和通过退火保持有序表面，并能适当控制气体量以进行吸附研究。 静电式电子能量分析器，如CMA、SDA都可以用作正离子能量分析器，只须特有有关电位开关的极性反转即可。这也使ISS