薄膜材料的表征方法（一）课件.ppt

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1、薄膜材料的表征方法（一）ANALYTICALTECHNOLOGIESOFTHINFILMS（1）谭永胜2004.11.1AbstractIntroductionGeneralideaandcategoryX-raydiffraction(XRD)X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)Introduction薄膜(thinfilm)材料是相对于体材料而言的，是人们采用特殊的方法，在体材料的表面沉积或制备的一层性质与体材料性质完全不同的物质层。Introduction在各种薄膜制

2、备与使用过程中，普遍关心以下几个方面：（1）薄膜的厚度测量；（2）薄膜结构和表面形貌的表征；（3）薄膜成分的分析。对于不同用途的功能薄膜材料，还需测量其电学、光学、声学、力学、热学、磁学等性质。GeneralideaandcategoryGeneralidea:beaminandbeamout。通过探测出射粒子流的强度分布以及qm、E、θ、φ等参数来分析样品的性质。GeneralideaandcategoryA:elasticorinelasticscattering.B:emittedparticles

3、fromthesample.GeneralideaandcategoryGeneralideaandcategoryGeneralideaandcategoryAES(Augerelectronspectroscopy)俄歇电子能谱LEED(lowenergyelectrondiffraction)低能电子衍射MEED(mediumenergyelectrondiffraction)中能电子衍射RHEED(reflectionhighenergyelectrondiffraction)反射高能电子衍射RBS

4、(Rutherfoldbackscattering)卢瑟福背散射SEM(scanningelectronmicroscopy)扫描电子显微镜SIMS(secondaryionmassspectroscopy)二次离子质谱TEM(transmissionelectronmicroscopy)透射电镜UPS(ultra-violetphotoelectronspectroscopy)紫外光电子谱XRD(x-raydiffraction)X射线衍射XPS(x-rayphotoelectronspectroscop

5、y)X射线光电子谱STM(scanningtunnelmicroscopy)扫描隧道显微镜AFM(atomicforcemicroscopy)原子力显微镜GeneralideaandcategoryDepth:ellipticalpolarizationStructure：XRD、LEED、RHEED、TEMComposition：XPS、UPS、AESSurfacetopography:SEM、SPMOptics：UV-VisElectricity:Hall、I-V、C-VX-raydiffraction

6、TheprocessofX-ray.EX-raydiffractionX-raydiffraction布喇格定律：Cu原子Ｋα线：X-raydiffraction对不同的晶体，其晶体结构和原子间距不同，因而晶面间距也不同．X-raydiffraction右图为晶面指数示意图，对立方晶系：X-raydiffractionXRDspectraofKBrpowderX-raydiffractionXRDspectraofZnO(002)peakdepositedonglass.2θ=34.40,according

7、toZnO(002)peakX-raydiffractionTheintensityofthepeakX-raydiffractionScherrerequation:ThefullwidthathalfmaximumX-raydiffractionThestrainandstressalongthec-axis:X-raydiffractionX-raydiffraction小结用途：分析晶体结构。原理：Bragg定律。特点：a.可分析晶体取向以及结晶程度。b.空间分辨本领较低。X-rayphotoele

8、ctronspectroscopyPhotoelectriceffect:ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis（ESCA）X-rayphotoelectronspectroscopyAtypicalspectrumofsilver.X-rayphotoelectronspectroscopyTheintensityofaXPSpeakisgivenby:Relativea