中科院固体表面物理化学期末考试总结
固体物理考试总结

固体物理考试总结一、晶体结构1.单晶,准晶和非晶结构上的差别:单晶:排列长程有序,具有周期性准晶:排列短程有序,长程具有取向序,即准周期性非晶:排列短程有序,长程无序。
2.晶格:晶体中原子排列的具体形式。
原子、原子间距不同,但有相同排列规则,这些原子构成的晶体具有相同的晶格,如Cu和Ag;Ge和Si等等3.晶格周期性的描述:原胞和基矢晶格共同特点:周期性,可以用原胞和基矢来描述。
原胞:一个晶格中最小重复单元,每个元胞中只能包含一个格点基矢:原胞的边矢量4.单胞:为了反映晶格的对称性,常取最小重复单元的几倍作为重复单元。
单胞的边在晶轴方向,边长等于该方向上的一个周期代表单胞三个边的矢量称为单胞的基矢 5.可以用l?11。
?l2?2?l3?3表示一个空间格子(点阵)6.晶格周期性的描述:布拉伐格子实际晶格可以看成为在上述空间格子的每个格点上放有一组原子,它们的相对位移为r?。
这个空间格子表征了晶格的周期性,称为布拉伐格子。
7. 根据原胞基矢定义三个新的矢量:倒格子基矢量(注意写成矢量形式)b1?2??2??3?3??1?1??2b2?2?b3?2??1[?2??3]?1[?2??3]?1[?2??3]?n1b1?n2b2?n3b3倒格子每个格点的位置:G称为倒格子矢量。
2?,i?j性质:?ibi?2??ij{??0,i?j,nnn2n3(i,j?1,2,3),正格子原胞体积反比于倒格子原胞体积。
8.?1??布里渊区边界条件(k?G)G?02满足此边界条件的k的取值范围是在倒格矢-G的垂直平分面上. 9.晶格的对称性七大晶系的关系:立方晶系,四方晶系,正交晶系,正交晶系,单斜晶系,三斜晶系;立方晶系,三角晶系;六角晶系,三角晶系、正交晶系。
各晶系的布拉伐格子:立方晶系:简单立方、体心立方、面心立方四方晶系:简四方、体心四方正交晶系:简单正交、体心正交、面心正交、底心正交单斜晶系:简单单斜、底心单斜三斜晶系:简单三斜六角晶系:六角三角晶系:三角。
2018固体物理期末总结

],������ℎ ������������ ������ 3⁄2
)
������ + ������������ ������(������������ ) = ������ + ������������ [1 − ������(������������ )]
5、电子和空穴的统计分布 当玻尔兹曼近似,即������ − ������������ ≫ ������������ ������成立时: 导带电子浓度:������ = ������������ exp [− 价带空穴浓度:������ = ������������ exp [− (1)对于本征半导体 ������������ exp [− (������������ − ������������ ) (������������ − ������������ ) ] = ������ = ������ = ������������ exp [− ] ������������ ������ ������������ ������ ⇒ ������������ ≈ ������������ = (������������ + ������������ )⁄2 ⇒ ������ = ������ = ������������ = (������������ ������������ )1⁄2 exp(− ������g ⁄2������������ ������)
3 / 27
➢
理论计算可得,在非极性半导体中,如Si或Ge,主要由声学支声子相互作用主导。相应的载流子迁 移率正比于������ −3⁄2 ,光学支声子散射正比于������ −1⁄2。
(1)费米能级高于施主,未全部电离,温度上升施主增多,电子浓度上升;同时晶格振动不显著; (虽 然电离施主的增多不利于������) 。 (2)杂质全部电离,但本征激发不显著,������变化不明显;但晶格振动散射已起到主要作用。 (3)本征热激发载流子浓度远大于������的降低。 霍尔效应 霍尔系数:������������ = ������
固体物理考试要点及部分答案

名词解释1、什么是简单晶格和复式晶格?答:简单晶格:如果晶体由完全相同的一种原子组成,且每个原子周围的情况完全相同,则这种原子所组成的网格称为简单晶格。
复式晶格:如果晶体的基元由两个或两个以上原子组成,相应原子分别构成和格点相同的网格,称为子晶格,它们相对位移而形成复式晶格。
5、晶体包含7大晶系,14种布拉维格子,32个点群?试写出7大晶系名称;并写出立方晶系包含哪几种布拉维格子。
答:七大晶系:三斜、单斜、正交、正方、六方、菱方、立方晶系。
24、引入玻恩卡门条件的理由是什么?答:(1)方便于求解原子运动方程.由本教科书的(3.4)式可知, 除了原子链两端的两个原子外, 其它任一个原子的运动都与相邻的两个原子的运动相关. 即除了原子链两端的两个原子外, 其它原子的运动方程构成了个联立方程组. 但原子链两端的两个原子只有一个相邻原子, 其运动方程仅与一个相邻原子的运动相关, 运动方程与其它原子的运动方程迥然不同. 与其它原子的运动方程不同的这两个方程, 给整个联立方程组的求解带来了很大的困难.(2)与实验结果吻合得较好.对于原子的自由运动, 边界上的原子与其它原子一样, 无时无刻不在运动. 对于有N个原子构成的的原子链, 硬性假定的边界条件是不符合事实的. 其实不论什么边界条件都与事实不符. 但为了求解近似解, 必须选取一个边界条件. 晶格振动谱的实验测定是对晶格振动理论的最有力验证(参见本教科书§3.2与§3.4).玻恩卡门条件是晶格振动理论的前提条件. 实验测得的振动谱与理论相符的事实说明, 玻恩卡门周期性边界条件是目前较好的一个边界条件.固体物理复习要点名词解释1、基元、布拉伐格子、简单格子。
2、基矢、原胞3、晶列、晶面4、声子5、布洛赫定理(Bloch定理)6、能带能隙、晶向及其标志、空穴7、紧束缚近似、格波、色散关系8、近自由近似9、振动模、10、施主,N型半导体、受主,P型半导体11、本征光吸收;本征吸收边12、导带;价带;费米面简单回答题 1、 倒格子是怎样定义的?为什么要引入倒格子这一概念? 2、如果将等体积的刚球分别排成简单立方、体心立方、面心立方结构,则刚球所占体积与总体积之比分别是多少?3、在讨论晶格振动时,常用到Einstein 模型和Debye 模型,这两种模型的主要区别是什么?以及这两种模型的局限性在哪里?6、 叙述晶格周期性的两种表述方式。
高校物理专业固体物理学期末考试答案详解

高校物理专业固体物理学期末考试答案详解物理专业固体物理学期末考试答案详解题一:多晶体和单晶体的区别和联系是什么?答:多晶体和单晶体是固体物质的两种不同形态。
多晶体是由许多晶粒组成的,晶粒之间存在取向差异,呈现出无规则的排列和晶格结构。
而单晶体则具有完美的晶格结构,晶粒排列有序。
多晶体和单晶体在结构和性质上存在一些区别和联系。
首先,在结构上,多晶体由许多晶粒组成,晶粒之间存在取向差异,形成无规则的排列和晶格结构;而单晶体由一个晶粒组成,晶粒之间排列有序且具有完美的晶格结构。
同时,在性质上,多晶体的物理性质通常是各晶粒性质的平均值,具有各向同性;而单晶体的物理性质在晶格各个方向上存在明显差异,具有各向异性。
此外,多晶体与单晶体在制备和应用中也存在差异。
多晶体比较容易制备,其制备成本低,适用于大规模生产;而单晶体的制备比较困难,制备成本高,适用于对晶体结构和性质要求较高的领域,如光电子器件和半导体材料等。
总结起来,多晶体和单晶体在结构、性质以及应用方面存在明显的区别。
多晶体具有无规则排列的结构,各向同性的性质,适用于大规模生产;而单晶体具有有序排列的结构,各向异性的性质,适用于对晶体结构和性质要求较高的领域。
题二:介绍一下福克斯效应和拉曼散射现象。
答:福克斯效应(Focke effect)是固体物理中的一种重要现象,描述了光在晶体中传播时的色散性质。
当光波传播到晶体中时,由于晶体中原子的周期性排列,光波的传播速度因晶体的折射率而发生变化,导致光波的传播方向发生偏折的现象。
福克斯效应的具体表现是,在晶体的X射线或电子束射线入射时,会出现衍射条纹,这些衍射条纹的位置和形状与晶体的结构相关。
通过对这些衍射条纹进行分析和测量,可以确定晶体的晶格常数和晶体结构。
另一方面,拉曼散射现象(Raman scattering)是指光波在与物质相互作用时发生频率或波长的变化。
当光波与物质相互作用时,由于光与物质分子之间的相互作用,光波的能量会改变,从而引起光波的频率或波长发生变化。
物理化学下册考试公式总结针对天大版本

xB
=
1
(或
ω
B
= 1)。同一种物质
在各平衡相中的浓度受化学势相等限制以及 R 个独立化学反应的标准平衡常数 K θ 对浓度限制之
外,其他的浓度(或分压)的独立限制条件数。
相律是表示平衡系统中相数、组分数及自由度数间的关系。供助这一关系可以解决:(a)计算
一个多组分多平衡系统可以同时共存的最多相数,即 F=0 时,P 值最大,系统的平衡相数达到最
中科院《物理化学》复习公式总结
第六章 相平衡 主要公式及其适用条件
1. 吉布斯相律
F =C−P+2
式中 F 为系统的自由度数(即独立变量数);P 为系统中的相数;“2”表示平衡系统只受温度、压力
两个因素影响。要强调的是,C 称为组分数,其定义为 C=S-R-R′,S 为系统中含有的化学物质
∑ 数,称物种数;R 为独立的平衡化学反应数; R' 为除任一相中
于非平衡态。
2. 杠杆规则 杠杆规则在相平衡中是用来计算系统分成平衡两相(或两部分)时,两相(或两部分)的相对
量,如图 6-1 所示,设在温度为 T 下,系统中共存的两相分别为α相与β相。
α
xBα
β 图 6-1 说明杠杆规则的示意图
xBβ 图中 M,α,β分别表示系统点与两相的相点; xBM , xBα , xBβ 分别代表整个系统,α
式中 κ 称为电导率,表示单位截面积,单位长度的导体之电导。对于电解质溶 液,电导率 κ 则表
示相距单位长度,面积为单位面积的两个平行板电极间充满 电解质溶液时之电导,其单位为 S ·
m-1。若溶液中含有 B 种电解质时,则该溶液的电导率应为 B 种电解质的电导率之和,即
κ(溶液) = ∑ κB
表面物理化学总结

第一章1.将分散相粒子的粒径在1~100 nm之间的系统称为胶体。
(1)分散相粒子的半径在1~100nm之间的系统,(2)胶体一般目测是均匀的,但实际是多相不均匀体系。
(3)不少教材认为胶体的范围是1~1000nm 之间。
总之,胶体不是胶,是一个混合物,胶体这个名称是被沿用下来的。
胶体是一个具有巨大相界面的分散体系2.影响胶体性质的重要因素:(1)质点大小(2)质点形状和柔顺性(3)表面性质(包括电学性质)(4)质点-质点之间的相互作用(5)质点-溶剂之间的相互作用。
3.胶体体系分类:(1)溶胶(胶体分散体系)表面自由能很高,在热力学上是不稳定的,也是不可逆的,其组成相一旦发生分离,就不易再恢复原状。
(2)高分子溶液(高分子物质的真溶液-天然的或合成的)在热力学上是稳定的和可逆的,溶质从溶剂中分离后容易恢复原状。
(3)缔合胶体有时称为胶体电解质,在热力学上是稳定的4.分散体系:一种或多种物质以一定的分散度分散在另一种物质中所形成的体系。
分散相(disperse phase):被分散的物质,以颗粒分散状态存在的不连续相,相当于溶液中的溶质;分散介质(disperse medium):有分散相在其中的均匀介质,或称连续相,相当于溶液中的溶剂。
当体系中的质点足够大(1nm~100nm),它与分散介质之间有明确的界面存在时,称为胶体分散体系5,分散体系通常有三种分类方法:按分散相粒子的大小分类:分子分散体系胶体分散体系粗分散体系按分散相和介质的聚集状态分类:液溶胶固溶胶气溶胶按胶体溶液的稳定性分类:憎液溶胶亲液溶胶液溶胶(sol):分散介质为液体,如介质为水则称为水溶胶固溶胶(solid sol):分散介质为固体气溶胶(aerosol):分散介质为气体憎液溶胶: 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中,有很大的相界面,易聚沉,是热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉,再加入介质就无法再形成溶胶,是一个不可逆体系,如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。
固体物理期末反思报告总结

固体物理期末反思报告总结一、引言在本学期的固体物理课程中,我通过学习和实践的方式,对固体物理学的基本概念、原理和应用有了更深入的了解。
通过课堂学习、实验操作和小组讨论,我进一步巩固了基础知识,并提高了实际运用的能力。
在本篇报告中,我将对这一学期的学习进行总结,并反思自己的不足之处,以期在今后的学习中能够更加全面和有效地提高自己。
二、学习收获在本学期的固体物理学习中,我收获了许多知识和技能。
首先,通过课堂学习,我对固体物理学的基本原理有了更深入的理解。
老师通过生动的讲解和实例分析,使我能够更好地理解固体的结构和性质,并了解到固体物理学在科学研究和工程应用中的重要性。
其次,实验操作也是我学习的重要环节。
通过实验,我亲自动手进行了一系列的固体物理实验,例如测量金属的热导率、弹簧的弹性系数等。
通过实验操作,我不仅能够更直观地了解实验原理和步骤,还能够培养自己的动手能力和实际问题解决能力。
此外,小组讨论也是我学习中不可或缺的一环。
在小组讨论中,我能够与同学们共同探讨和解决一些难题,互相帮助和启发。
通过与同学们的交流和对问题的深入思考,我不仅能够从他人的经验和观点中吸取新的知识和思路,还能够提高自己的表达和沟通能力。
三、不足反思尽管本学期我在固体物理学习中有所收获,但我也意识到了自己的不足之处。
首先,我在课堂听讲和记录方面还有待提高。
有时候,我会平时听讲不够仔细,导致课后复习时遗漏了一些重要的概念和公式。
另外,我在课堂笔记书写上也有些拖延,导致整理和回顾的时候效果不佳。
因此,我需要更加专注于课堂学习,培养良好的记录习惯。
其次,我在实验操作和数据处理方面也有一些不足。
在进行实验时,我有时候会因为一些小的失误而导致实验结果不准确,例如读数错误、操作不规范等。
而在数据处理方面,我有时候会因为对统计和计算方法不熟悉而无法正确地分析实验结果。
为了改善这些问题,我需要在实验前仔细阅读实验指导和方法,提高操作的规范性。
同时,我还需要加强对数据处理方法的学习和实践,提高自己的分析能力。
固体表面物理化学第一章复习总结

固体外表物理化学第一章复习总结第一章固体材料与外表结构? 外表物理化学性质的特殊性1、组成〔成分偏析、外表吸附〕2、原子排列结构〔重排〕、原子振动状态等3、悬挂键,化学性质活泼4、周期势场中断,外表电子状态差异? 外表浓度(surface concentration)Area of unit cell =(0.3 x 10-9)2m21 atom per unit cell外表原子浓度= 1/ (0.3 x 10-9)2= 1.1 x 1019atoms m-2= 1.1 x 1015atoms cm-2 体相原子浓度=3.7*1022cm-3? 分散度随原子数增加,D下降。
颗粒尺寸增加,D下降。
立方八面体,催化剂理论模型中常用的颗粒形状,是热力学平衡条件下外表能最低的形状。
? 外表粗糙度? 外表形貌非均匀性1、平台2、螺型位错3、刃型位错4、8、10、外来吸附原子5、单原子台阶6、9、11、褶皱7、扭折原因:由于固体外表原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同,由于悬挂键导致的化学性质活泼,以及周期性的势场中断导致的外表电子状态差异,固体外表形成很多导致外表形貌非均匀性的元素。
1? 位错密度位错分割平台? 外表原子排列有序性表现在具有一定原子间距,二维周期性1、具有底物结构2、外表原子重排 ? 原矢? 米勒指数〔miller index〕? 晶面间距d〔hkl〕? 晶体类型:体心立方,面心立方,简单立方外表原子最近邻数〔100〕 FCC 〔Face center cubic〕 8 BCC 4 SC 5 在立方晶系中,晶向和晶面垂直? Wood记号和矩阵表示〔必考〕〔110〕 7 6 4 〔111〕 9 4 3100,110,1112选取基矢时,假设中心包含原子,那么写成c〔q×r〕 ? 矩阵表示:? 固体外表性质简介1、相界面〔Gibbs界面〕2、外表热力学函数其他类推:S,G,Gs 3、固体外表能的理论估算? 外表自由能外表的分子处于一种比体相更大的自由能状态,这是由于在外表缺乏最近邻的相互作用。
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表界面的分类:气-液;气-固;液-液;液-固;固-固✧表面浓度✧分散度✧表面形貌非均匀性原因:由于固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同,由于悬挂键导致的化学性质活泼,以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异,固体表面形成很多导致表面形貌非均匀性的元素。
✧位错密度✧表面粗糙度:✧原矢✧米勒指数(miller index)✧晶面间距d hkl✧晶体类型:体心立方,面心立方,简单立法表面原子最近邻数100 110 111 Fcc 8 7 9 Bcc 4 6 4 Sc 5 4 3 ✧Wood记号和矩阵表示✧表面自由能✧减小表面能的方法✧表面原子重排机理1:表面弛豫作用2:表面相转变3:吸附对纯净底物表面结构的影响层间距的变化;重组的表面结构的变化;吸附原子可以诱导表面重组✧外表面表面:多孔或多层材料,孔或层间的表面比表面积:单位质量材料的表面积;用BET方法测量1.固体表面性质简介固体表面的性质结构特征:不同的位置有不同的性质表面运动:气体分子表面撞击速度;表面扩散系数(爱因斯坦方程):外延生长原子的运动流程:a沉积/吸附在平台上-deposition;b沉积在原子岛上;c 平台上扩散-diffusion;d脱附-desorption;e成核-nucleation;f交互扩散-interdifusion;g粘附在平台上-attachment;h从平台上脱离-detachment;i:粘附在台阶上化学性质:表面浓度依赖于气体分子撞击速度R相界面(Gibbs界面)表面热力学函数其他类推:S,G,G s比表面自由能与温度的关系; ;Van der Waals and Guggenheim Equation:Where: T c为临界温度;为0Kし的表面力;固体表面能的理论估算金属表面力估算;偏析作用来自晶体或固溶体中的杂质或溶质在界面聚集的现象表面偏析公式:正规溶液参数扩散扩散:由热运动引起杂质原子、基质原子或缺陷输运的过程原因:原子或离子分布不均匀,存在浓度梯度,产生定向扩散扩散机理:间隙扩散,空位扩散,环形扩散表面扩散靠吸附原子或平台空位的运动实现。
一维随机行走理论:表面原子通过扩散进行迁移,原子运动方向移动,每次跳跃距离等长d,将原子加以标记,温度T下,净距离为x,有Einstein方程吸附的基本过程1:反应物扩散到活性表面;2一个或者多个反应物吸附在表面上;3表面反应;4产品从表面脱附;5产品从表面扩散出去吸附动力学; 其中x为动力学级数;p为分压; E a活化能; ; ;S粘着几率; F入射分子流;表面覆盖率函数吸附方式物理吸附:Van der Waals Force;电荷密度轻度分布化学吸附:化学键,电子密度重排,完全离子键,完全共价键几种元素的化学吸附氢气(H2):没有与基地原子相互作用的电子;分子-氢过渡金属复合物氢原子(H):氢原子与基地原子独立相互作用卤素(F2, Cl2, Br2, etc):以离解的方式给出卤素原子的吸附;与金属形成强的离子键氧气(O2):在金属表面以分子形式吸附,氧分子作为给体,金属作为受体氧原子(O):占据最高有效配体位置;强的相互作用导致表面的扭曲或者重组!离解氧吸附是不可逆过程;加热可以导致化合物的扩散或者形成氮气(N2):低强度M-N键,ゆ很难破坏的NN三键一氧化碳(CO):①活化表面:解离,分别形成氧化物へ碳氧化合物;② d区金属:弱的M-CO分子键,加热脱附;③过渡金属:对温度へ表面结构敏感氨气(NH3):不饱和碳氢化合物:化学吸附气体的排列规则1:紧密堆积:尽可能形成最小单胞2:转动对称性ゆ基地相同3:类似体相单胞矢量:单层(基地);多层(本体)化学吸附层表面结构分类:1:在顶上化学吸附:停留在表面,不扩散到体相部2:共吸附表面结构:吸附强度相近的两种气体同时吸附3:重组的表面结构:表面原子重排,し体相的化学反应の前驱4:无定形表面结构:有序结构の形成扩散过程5:三维结构:扩散到体相部の表面吸附脱附过程1:气相产物或者其他表面物质的分解;2:表面化合物の反应后者扩散;3:脱附到气相中脱附动力学; 其中x为动力学级数(单分子或者原子脱附x=1;联合分子脱附x=2);N 为吸附物种表面浓度;k脱附速率常数; 活化能;表面滞留时间平均时间:;表面态表面局部的电子能级表面上附着电荷表明表面上存在着し电子局限于表面的量子态。
表面态有两种:一是固有的,二是外来物类或表面缺陷引起的固有表面态量子力学证明一个固体,即使是纯净的へ完整的晶体,在其表面上仅仅因为体相周期性被破坏,就将导致表面局部能级的出现。
分为Shockley态へTamm态表面空间电荷效应双电层:正负电荷分开平行板电容器簡単さ定律:;Q净表面正电荷密度;:介电常数;真空绝对介电常数空间电荷双电层:Schottky模型(假定靠近表面的空间电荷し不动的,并且在整个空间电荷区ゆ距离无关)强氧化还原物类吸附引起的空间电荷效应积累层:强还原剂吸附在n型半导体上或者强氧化剂吸附在p型半导体上,基体主要载流子由吸附剂注入使之在表面空间电荷层累积反型层:强氧化剂吸附在n型半导体上或者强还原剂吸附在p型半导体上,基体主要载流子注入吸附剂中,在表面空间电荷层出现ゆ基体相反的导电性。
能带弯曲2.现代表面分析技术概况及应用➢表面检测几何结构的检测:原子重排,吸附位置,键角,键长化学成份的检测:元素及其深度理化性能的检测:氧化态,化学、电子及机械性能➢测量技术要求1:区分表面和体相,表面灵敏的;2:灵敏度非常高;3测量无污染表面,超真空;4必须有信号载体;5:样品表面可控➢信号载体的探针包括:电子,离子,光子,中性粒子,热,电场,磁场➢电子ゆ固体表面的相互作用➢电子平均自由程()电子ゆ晶体中的原子核产生两次连续碰撞之间所走过的平均路程。
计算式:对于纯元素:; a单原子层厚度,Eい费米能级为零点的电子能量对于无机化合物:对于有机化合物:;mg/m2➢电子作为探束的表面分析方法低能电子衍射(LEED);反射式高能电子衍射(RHEED);俄歇电子能谱(AES);电子能量损失谱(EELS);投射电子显微镜(TEM);扫描电子显微镜(SEM)➢离子ゆ固体表面的相互作用的作用过程:散射,注入,溅射,再释,表面损伤,光发射,电子发射,电离与中和,表面化学反应,表面热效应➢从真空端观察到的各种粒子的发射现象1:散射的初级离子:能量分布和角分布反应表面原子的成分じ排列—离子散射谱2:中性原子、原子团、分子じ正/负离子:进行质谱、能谱分析得到表面成分分析-次级离子质谱3:电子:クィ能量分布给出有关离子轰击、中和、次级离子发射过程じ表面原子电子态信息-离子激发表面电子谱;4:X射线じ光发射:表面化学成分じ化学态信息-离子诱导光谱➢从靶上观察到的变化1:表面じ进表层的原子、原子团分子い中性粒子或离子的形式溢出:发射区(10A),溢出深度2:初级离子注入じ表层原子的反弹注入;注入区,注入深度(离子入射角),沟道效应3:晶格结构扰动,晶格扰动波及区,产生缺陷ゆ位错4:表面化学反应➢离子作为探束的表面分析方法离子散射谱(ISS);次级离子质谱(SIMS);卢瑟福背散射谱(RBS);离子激发X射线谱(IEXS);离子中和谱(INS)➢特点:离子重,动量大:可出于不同的激发态;静电场じ接触电位差位能作用;可以表面发生化学反应;可得到最表层信息,很高检测灵敏度,丰富的表面信息缺点:表面受到损伤,破坏性分析,表面态不断发生变化,定量难,作用过程复杂,识谱难,基体效应(一种成分存在影响另一成分的刺激离子产额)➢光电效应:当光子能量全部交个一个电子,使其脱离原子而运动➢康普顿效应:光子ゆ电子产生碰撞,将一部分能量交给电子而散射,碰撞射出的电子成为康普顿电子。
➢光子ゆ表面作用有:光发射/散射,光吸收,光衍射,光激发产生光电子,光诱导表面分子脱附へ反应➢光子作为探束的表面分析方法光助场发射;阈值光电子谱;能带结构じ价电子能谱;紫外光子电子谱(UPS);X射线光电子谱(XPS)➢同步辐射光源的特点1:从红外到硬X射线的连续光谱,可用单色器分光;2:光源稳定而强大:试验时间缩短,信噪比提高;3:主要し偏振光:光跃迁选律じ角分辨光电子能谱;4:高度准直性➢中心粒子:中心粒子碰撞诱导辐射(SCANIIR);分子束散射(MBS)➢肖特基效应:外加电场可以减低能垒,有助于电子发射➢场致电子发射:在强电场(107-108V/cm)作用下,因存在量子力学的隧道效应,在固体不加热的情况下也能出现显著的电子冷发射。
➢热场致发射:在温度不为零的情况下产生的场致发射电子。
➢电场作为探束的表面分析方法:场电子显微镜(FEM);场离子显微镜(FIM);原子探针场离子显微镜(APFIM);扫描隧道显微镜(STM)➢电场探束分析特点:1:为获得强场样品做成针尖形;2点投射显微镜,具有105-107倍方法效应;3结构简单;4分辨率高:FEM25A,FIM原子级。
缺点:样品制备复杂,强场存在,表面强场存在➢分类按探测粒子或发射粒子分类:电子ぷ,光谱,粒子ぷ,光电子ぷ按用途分类:组分分析,结构分析,电子态分析,原子态分析3.俄歇电子能谱●俄歇过程俄歇电子在低原子(Z<15)的无辐射部重排发射出来,其步骤为:1:入射电子撞击原子离子化,发射出部电子离开芯能级;2:高能电子掉入芯能级;3:第二步中产生的能量激发了另一个电子,一般来自于同一壳层●俄歇电子标记●K系列俄歇跃迁:同一空穴可以产生不同俄歇跃迁,当初始空穴在K能级时,就出现K系列跃迁,如KLL,KLM,KMN●俄歇群:同一主壳层标记的次壳层不同的俄歇跃迁,如KL1L1,KL1L2,KL1L3,KL2L3●C-K(Coster-Kronig)跃迁:初始空穴和填充电子处于同一主壳层的不同次壳层,如LLM,MMN,特点:跃迁速度非常快●超C-K跃迁:三个能级处于同一主壳层;如:LLL,MMM●一般:Z<15: KLL; Z: 16~41, LMM; Z>42, MNN●能量分析器:用来测量从样品中发射出来的电子的能量分布,分辨率=柱偏转分析器(127°-CDA);半球形分析器(CHA/SDA);平面镜分析器(PMA);铜镜分析器(CMA)●检测器:通道式电子倍增管;打拿极式倍增管●能量分布涉及4个电子:原始入射电子(P),激发的二次电子(s),跃迁电子(t),俄歇电子●背景分析●Auger电子的特征能量计算能量守恒原理:经验公式:实际计算公式:●电离截面是指原子被入射粒子电离产生空穴的几率。
●平均逃逸深度へ平均自由程●定性分析总结:对照,比较,再选取,确定●定量分析标样法:I=kN灵敏因子分析法:灵敏因子:在给定的试验条件下,各种元素的特征俄歇跃迁在经历了样品部各过程后,俄歇电子溢出表面的几率在灵敏因子相互独立へ仪器因子相同し:不同元素的相对浓度(原子百分比):●化学位移:俄歇电子能量的位移●AES应用:1:表面成分分析;2:化学环境分析;3:深度剖析;4:界面分析;5:金属薄膜生长模式分析;6:微区成像分析4.光电子能谱◆一些总结电子结合能:; 依次表示电子真空动能,入射光子能量,电子结合能,表面势垒/仪器功函数X光激发层电子;紫外光激发价层电子;俄歇电子检测的し层二次电子X射线最主要的缺陷在于它的线宽较宽,达到0.8eV,单色化的Al-K aだ0.4eV数据分析:分析能量位置,峰强度,峰形状◆定性分析由谱图中的光电子芯能级峰的结合能确定。