1 / 20

Vákuum

FELÜLETEK VIZSGÁLATA. Források: lézer, UV-lámpa, röntgencső, szinkrotron, iongyorsító, ion-ágyú, el. ágyú Ismert: tömeg energia szög intenzitás. Mérések: eredeti részecske kiütött részecske tömeg energia szög intenzitás Információ:

roz
Download Presentation

Vákuum

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. FELÜLETEK VIZSGÁLATA Források: lézer, UV-lámpa, röntgencső, szinkrotron, iongyorsító,ion-ágyú, el. ágyú Ismert: tömegenergiaszögintenzitás Mérések: eredeti részecskekiütött részecsketömegenergiaszögintenzitás Információ: Összetétel(átlagos / laterális)kémiai állapotkristályszerkezetoptikai, mágneses… Vákuum Besugárzás Mérés d Minta porlasztás ion atomok minta

  2. Felületvizsgáló módszerek: Mikroszkópok: LM, TEM, SEM, MEM, STM, AFM, FEM, FIM Elektron nyalábok: EDX-ray S, EELS (Microsc), EPMA, STEM, CL Diffrakció: XRD, EXAFS, XANES, NEXAFS, XPD, AED, LEED, RHEED Elektron emisszió: XPS, XAES, UPS, (AES), SAM,ARXPS,REELS, REELM, EPES, Recoil ELS, EELFS, CEELS, VEELS Röntgen emisszió: XRF, TXRF, PIXE, HRXRS, XAFS Látható/UV emisszió: PL, Mod. Spectr. VASE Vibrációs sp.: RS, RRS, IR, FTIR, HREELS, NMR Ion-szórás: RBS, ERS, MEIS, (ISS),ERDA Tömeg sp.: SIMS (static), SIMS (dynamic), SNMS, LIMS, SALI, ESD, ESID Optikai sp.: GDMS, SSMS, ICPMS, ICP-OES Nem teljes felsorolás (csak kb. 60 db)+ további variációk, + mintakészítési, mintakezelési eljárások Különböző információs tartalom, elemzési mélység, költség, alkalmazhatósági terület, elterjedtségVékonyrétegekre domináns módszerek: XPS, AES, SIMS

  3. Afotoelektromos jelenség H. Hertz (1887), P. Lenard (1902), A. Einstein (1905) A beeső röntgenfoton Al K, Mg K A kilökött fotoelektron Vákuumszint • A kilépő fotoelektron kinetikus energiája: Efe = Efoton - Ekötési • A spektrumvonalakat annak az elektronhéjnak a jelével azonosítjuk, amelyikről az elektron származik (1s, 2s, 2p stb.). • A fotoionizációt követően az atom energiát fog leadni Auger elektron vagy elektromágneses sugárzás kibocsájtásával. Vezetési sáv Fermi szint Vegyértéksáv 2p L2,L3 2s L1 1s K

  4. Az Auger effektus P. Auger (1923) • Az L elektron betöltia belsőhéj vakanciát • Példánkban egy KL2L3Auger elektron lép kiaz energiafölösleggel. • A kibocsájtott Auger elektron kinetikus energiája közelítőleg: • KEE(K)-E(L2)-E(L3). • Diszkrét energiájú, mint a fotoelektron • Mindkettőt mérjük  segítség az elemek és a kémiai állapot azonosításában Auger elektron Vákuumszint Vezetési sáv Fermi szint Vegyértéksáv 2p L2,L3 2s L1 1s K

  5. Egy tipikus XPS elektron-spektrométer vázlatos rajza Számítógépes adatgyűjtő rendszer Félgömb típusúenergiaanalizátor Külső elektróda Mágneses árnyékolás Spektrométer vezérlőegység Belső elektróda Elektron-optika Sokcstornáselektronsokszorozó Fékezőlencse Rezisztív anód röntgenforrás Helyzetkiértékelő és jelfeldolgozó áramkör Az analizált területet meghatározó lencse Helyzetérzékeny detektor Minta

  6. Ag (hitelesítő minta) Auger Kötési energia, eV Kinetikus energia, eV

  7. Réz-nikkel ötvözet N(E)/E Kötési energia, eV

  8. Kémiai állapot hatása a spektrum alakjára Réz vegyületek Ni fém Cu a CuO Ni oxid CuSO4 Kötési energia, eV Kötési energia, eV

  9. PVTFA (Poliviniltriflouracetát) O 1s C 1s Kötési energia, eV

  10. C 1s Kötési energia (eV) Vegyület típusa KarbidszénC – N-elC – S-elC – O-elAlkoholok Éterek Ketonok/aldehidek Karboxilok Karbonátok C – Cl-alC – F-al CHFCF2CF3

  11. Si 2p Kötési energia (eV) Vegyület típusa Szilicidek Szilicium Karbidok Nitridek Szilikonok Szilikátok Szilicium dioxid

  12. A fotoelektron spektroszkópiai (XPS) módszer lehetőségei • Elemi összetétel kvantitatív meghatározása (kivéve H; He) • Az egyes elemek kémiai állapotának tisztázása (segítség az elemek ismerete és az Auger elektronok bevonása az analízisbe) • Információs mélység tipikusan néhány, ~ 5 nm (nagyobb energián ~ 20 nm-ig) • Néhány nm-en belül a koncentráció mélységi függése is vizsgálható – roncsolásmentesen (ARXPS) • Váltott mérés / porlasztás sorozattal (roncsolással) ~ 100 nm vastagságig is, de egyre erősödő torzítás (szelektív porlódás) • Elemtérkép is lehet a felületről néhány m-es felbontással (szinkrotron nyalábbal < 100 nm is) Egyik legelterjedtebb módszer (több ezer van a világon) – különös előnye a kémiai állapot nagyon vékony rétegekben. Vásárolható berendezések (~ 10 cég) – ár: 70250 MFt (3-4. generáció) – a legdrágábbak nagy ipari laboratóriumokban Nálunk saját építésű berendezés…

  13. ESA-11 1973  1990 Fotoelektron sp. Al K  Au 4f (1974) E = 1.34 eV

  14. X-cső ESA-31 félgömbök 1990 szilárd minta, felületvizsgálat több módszer  sok forrás 4 röntgen + 2e- + 2 ion-ágyú UHV 5x10-10 mbar foto-, Auger elektron,elektronszórás (ion-szórás) félgömb + lencse rendszer E/E = 3x10-5 10 eV-10 keV lencse el. ágyú ionágyú vákuumszivattyúk

  15. Réz minta savas maratás, vizes + alkoholos lemosás után

  16. Ujjlenyomatos réz minta CO2 lefúvás előtt és után

  17. Réz fólia eredeti, maratott és lemosott, majd CO2-vel lefújt állapotban N

  18. A felületanalízis alkalmazása az iparban

  19. Nagyfeloldású mérések, elektronok rugalmas és rugalmatlan szórására Ezekből: átlagos szabad úthossz (korrekció kvantitatív mérésekhez) spektrumalak háttér meghatározáshoz elektrontranszport folyamatok vizsgálata szilárd anyagban (többszörös szórások) hidrogén kimutatása Ge Rugalmas csúcs plazmonok Elvesztett energia, eV

  20. 1 40o 2 15o

More Related