材料的分析与表征PPT课件
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第三章薄膜材料的表征方法-PPT
❖ 式中, tgΨ 表示反射前后光波P、S 两分量得振幅衰减比, △=δp -δs 表示光波P、S 两分量因反射引起得相应变化之 差。
❖ 由此可见,Ψ 与△直接反映出反射前后光波偏振状态得变化。 在波长、入射角、衬底等确定得条件下,Ψ 与△就是膜厚与 薄膜折射率( n) 得函数,写成一般函数式为Ψ = Ψ( d , n) , △= △( d , n)
❖ 椭偏光谱学就是一种利用线偏振光经样品反射后转变
为椭圆偏振光这一性质以获得样品得光学常数得光谱 测量方法,它区别于一般得反射透射光谱得最主要特 点在于不直接测算光强,而就是从相位空间寻找材料 得光学信息,这一特点使这种测量具有极高得灵敏度。
❖ 椭偏光谱仪有多种结构,如消光式、光度式等,消光式 椭偏仪通过旋转起偏器与检偏器,对某一样品,在一定 得起偏与检偏角条件下,系统输出光强可为零。由消 光位置得起偏与检偏器得方位角,就可以求得椭偏参 数。然而,这种方法在具有较大背景噪声得红外波段
❖30keV左右得能量得电子束在入射到样品表面之后,将
与表面层得原子发生各种相互作用,产生二次电子、背散
射电子、俄歇电子、吸收电子、透射电子等各种信号(如
图3-2)。
从图3－2中瞧到,入射电子
束与样品表面相互作用可
产生7种信息。其中最常
用于薄膜分析得就是背散
射电子、二次电子与特征
X射线。前两种信息可用
内层电子电离,驰豫过程产生得另一能 级上电离得电子产生于样品表面几个 原子层
任何部位得元素分析与元素分布 图
样品表面薄层中得轻元素分析与 元素分布图
3、2、2 原子力显微镜(AFM)分析
❖ 将扫描隧道显微镜(SEM)得工作原理与针式 轮廓曲线仪原理结合起来,制成了原子力显 微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)。这 种结构首先就是Binnig(诺贝尔奖金获得者) 等人在1986年提出得。这种新型得表面分 析仪器就是靠探测针尖与样品表面微弱得 原子间作用力得变化来观察表面结构,得到 得就是对应于表面总电子密度得形貌。
❖ 由此可见,Ψ 与△直接反映出反射前后光波偏振状态得变化。 在波长、入射角、衬底等确定得条件下,Ψ 与△就是膜厚与 薄膜折射率( n) 得函数,写成一般函数式为Ψ = Ψ( d , n) , △= △( d , n)
❖ 椭偏光谱学就是一种利用线偏振光经样品反射后转变
为椭圆偏振光这一性质以获得样品得光学常数得光谱 测量方法,它区别于一般得反射透射光谱得最主要特 点在于不直接测算光强,而就是从相位空间寻找材料 得光学信息,这一特点使这种测量具有极高得灵敏度。
❖ 椭偏光谱仪有多种结构,如消光式、光度式等,消光式 椭偏仪通过旋转起偏器与检偏器,对某一样品,在一定 得起偏与检偏角条件下,系统输出光强可为零。由消 光位置得起偏与检偏器得方位角,就可以求得椭偏参 数。然而,这种方法在具有较大背景噪声得红外波段
❖30keV左右得能量得电子束在入射到样品表面之后,将
与表面层得原子发生各种相互作用,产生二次电子、背散
射电子、俄歇电子、吸收电子、透射电子等各种信号(如
图3-2)。
从图3－2中瞧到,入射电子
束与样品表面相互作用可
产生7种信息。其中最常
用于薄膜分析得就是背散
射电子、二次电子与特征
X射线。前两种信息可用
内层电子电离,驰豫过程产生得另一能 级上电离得电子产生于样品表面几个 原子层
任何部位得元素分析与元素分布 图
样品表面薄层中得轻元素分析与 元素分布图
3、2、2 原子力显微镜(AFM)分析
❖ 将扫描隧道显微镜(SEM)得工作原理与针式 轮廓曲线仪原理结合起来,制成了原子力显 微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)。这 种结构首先就是Binnig(诺贝尔奖金获得者) 等人在1986年提出得。这种新型得表面分 析仪器就是靠探测针尖与样品表面微弱得 原子间作用力得变化来观察表面结构,得到 得就是对应于表面总电子密度得形貌。
材料表征技术ppt课件
1.空间点阵
F1-8空间点阵
30
莫塞莱定律
X射线荧光光谱分析和电子探针微区成分分 析的理论16 K射线的双重线
W靶: 0.0709nm 0.0714nm
K波长=？ 加权平均
32
产生特征（标识）X射线的根本原因：内层电子的跃迁 • 激发源：高速电子、质子、中子、 X射线; • 每种元素都有特定波长的标识X射线：X射线光谱分析的原理
indexing, structure refinement and ultimately structure solving • Degree of orientation of the crystallites: texture analysis. • Deformation of the crystallites as a result of the production process: residual stress
• 要求与目标 正确选择方法、制订方案、分析结果 为以后掌握新方法打基础
• 课程安排
10
第一章 X射线的性质
• •1.1 引言 • •1.2 X射线的本质 • •1.3 X射线的产生及X射线管 • •1.4 X射线谱 • •1.5 X射线与固体物质相互作用
11
第一章 X射线的性质 1.1 引言
• 1895， （德，物）伦琴发现X射线 • 1912，（德，物）劳厄发现X射线在晶体 中的衍射
T2-15 特征X射线谱及管电压对特征谱的影响
27
特征X射线产生：能量阈值
EnRn2h(cZ)2
hn2 n1 En2 En1
激发--跃迁--能量降低
KL LK
辐射出来的光子能量
KL hh/c
激发所需能量--与原子核的结合能Ek
材料的测试、表征方法和技巧ppt课件
用) 共聚焦方式，适于表面或层面分析，高信噪比 能适合黑色和含水样品 高、低温及高压条件下测量 光谱成像快速、简便，分辨率高 仪器18稳固，体积适中，维护成本低，使用简单
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1 分子振动谱 吸收，直接过程，发展较早
平衡位置附近偶极矩变化不为零 与拉曼光谱互补 实验仪器是以干涉仪为色散元件 测试在中远红外进行，不收荧光干扰
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m） 和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析 定性：基团的特征
吸收频率； 定量：特征峰的强
度
6
方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义 是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收
峰强 瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负 性相差越大（极性越大），吸收峰越强
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收 带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移， 但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰 的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在 与否
12
常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
红外光谱
光谱范围400-4000cm-1 分子振动谱 吸收，直接过程，发展较早
平衡位置附近偶极矩变化不为零 与拉曼光谱互补 实验仪器是以干涉仪为色散元件 测试在中远红外进行，不收荧光干扰
方法一：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m） 和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰
形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机化合物
的结构解析 定性：基团的特征
吸收频率； 定量：特征峰的强
度
6
方法二：纵坐标是百分透过率T%。百分透过率的定义 是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收
峰强 瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负 性相差越大（极性越大），吸收峰越强
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍1频1 峰
有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收 带，其位置大致固定
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移， 但综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰 的存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在 与否
12
常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
《材料结构的表征》课件
《材料结构的表征》PPT 课件
欢迎来到《材料结构的表征》PPT课件！本课程将介绍材料结构的不同表征 方法，包括X射线衍射、电子显微镜技术、原子力显微镜技术等。
1. X射线衍射
1 原理
X射线通过物质后发生衍 射，通过分析衍射图案来 确定物质结构。
2 应用
X射线衍射广泛应用于晶 体学、材料科学等领域， 可用于分析晶体结构和晶 格参数。
原理
通过测量物质对不同波长的红外辐射的吸收、发射或散射，来确定物质的成分和结构。
应用
红外光谱广泛应用于化学、材料科学等领域，可用于鉴定化合物和分析有机物的功能基团。
示例
通过红外光谱可以鉴定食品中的添加剂，如防腐剂、甜味剂等。
5. 核磁共振
原理 应用 示例
核磁共振通过测量物质中原子核的能级跃迁和自 旋相互作用，得到原子核的谱线信息。
通过测量束缚与散射电子的能量 分布，研究材料表面的次表面组 分。
在湿润、低真空等环境下观察样品的显微结构。
3. 原子力显微镜技术
ห้องสมุดไป่ตู้
扫描隧道显微镜（STM）
原子力显微镜（AFM）
磁力显微镜
利用针尖与样品之间的隧道效应， 实现原子级别的表面成像。
通过感知样品表面的原子力变化， 实现高分辨率的微观成像。
利用样品表面的磁场分布，观察 磁性材料的磁场图像。
4. 红外光谱
3 示例
通过X射线衍射技术可以 确定金属合金中不同相的 含量和相间距离。
2. 电子显微镜技术
1
扫描电子显微镜（SEM）
利用射出的电子束与样品表面的相互作用，获取高分辨率的表面形貌信息。
2
透射电子显微镜（TEM）
通过射入样品的电子束与样品内部的相互作用，获取材料的内部结构信息。
欢迎来到《材料结构的表征》PPT课件！本课程将介绍材料结构的不同表征 方法，包括X射线衍射、电子显微镜技术、原子力显微镜技术等。
1. X射线衍射
1 原理
X射线通过物质后发生衍 射，通过分析衍射图案来 确定物质结构。
2 应用
X射线衍射广泛应用于晶 体学、材料科学等领域， 可用于分析晶体结构和晶 格参数。
原理
通过测量物质对不同波长的红外辐射的吸收、发射或散射，来确定物质的成分和结构。
应用
红外光谱广泛应用于化学、材料科学等领域，可用于鉴定化合物和分析有机物的功能基团。
示例
通过红外光谱可以鉴定食品中的添加剂，如防腐剂、甜味剂等。
5. 核磁共振
原理 应用 示例
核磁共振通过测量物质中原子核的能级跃迁和自 旋相互作用，得到原子核的谱线信息。
通过测量束缚与散射电子的能量 分布，研究材料表面的次表面组 分。
在湿润、低真空等环境下观察样品的显微结构。
3. 原子力显微镜技术
ห้องสมุดไป่ตู้
扫描隧道显微镜（STM）
原子力显微镜（AFM）
磁力显微镜
利用针尖与样品之间的隧道效应， 实现原子级别的表面成像。
通过感知样品表面的原子力变化， 实现高分辨率的微观成像。
利用样品表面的磁场分布，观察 磁性材料的磁场图像。
4. 红外光谱
3 示例
通过X射线衍射技术可以 确定金属合金中不同相的 含量和相间距离。
2. 电子显微镜技术
1
扫描电子显微镜（SEM）
利用射出的电子束与样品表面的相互作用，获取高分辨率的表面形貌信息。
2
透射电子显微镜（TEM）
通过射入样品的电子束与样品内部的相互作用，获取材料的内部结构信息。
材料结构表征与应用ppt课件
2表面结构定性分 析与表面化学研究
固体样品探 测深度
约0.4~2nm（俄歇电 约0.5~2.5nm(金属 子能量50~2000eV范 及金属氧化物)；约 围内）（与电子能量 4~10nm(有机化合 及样品材料有关） 物和聚合物)。
28
X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
XRD ，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱， 获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态 等信息的研究手段。
XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相 成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、 含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。
10
三种组织分析手段的比较
扫描探针显微镜 扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000
×100000
×10000
光学显微镜
×1000
×100
分辨率
1000 0 10
1000 1
×10
100
10
1
0.1 ｎｍ
0.1
0.01
0.001 0.0001 μｍ
11
光学和电子显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分 辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结 构信息的光学仪器
应力分析等； （2）相变过程与产物的X射线研究：相变过程中产物
（相）结构的变化及最终产物、工艺参数对相变的影 响、新生相与母相的取向关系等； （3）固溶体的X射线分析：固溶极限测定、点阵有序化 （超点阵）参数、短程有序分析等； （4）高分子材料的X射线分析：高聚物鉴定、晶态与非 晶态及晶型的确定、结晶度测定、微晶尺寸测定等。
固体样品探 测深度
约0.4~2nm（俄歇电 约0.5~2.5nm(金属 子能量50~2000eV范 及金属氧化物)；约 围内）（与电子能量 4~10nm(有机化合 及样品材料有关） 物和聚合物)。
28
X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）
XRD ，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱， 获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态 等信息的研究手段。
XRD可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相 成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、 含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。
10
三种组织分析手段的比较
扫描探针显微镜 扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000
×100000
×10000
光学显微镜
×1000
×100
分辨率
1000 0 10
1000 1
×10
100
10
1
0.1 ｎｍ
0.1
0.01
0.001 0.0001 μｍ
11
光学和电子显微镜
光学显微镜是利用光学原理，把人眼所不能分 辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结 构信息的光学仪器
应力分析等； （2）相变过程与产物的X射线研究：相变过程中产物
（相）结构的变化及最终产物、工艺参数对相变的影 响、新生相与母相的取向关系等； （3）固溶体的X射线分析：固溶极限测定、点阵有序化 （超点阵）参数、短程有序分析等； （4）高分子材料的X射线分析：高聚物鉴定、晶态与非 晶态及晶型的确定、结晶度测定、微晶尺寸测定等。
纳米材料的表征方法ppt课件
3
透射电子显微镜（TEM）的主要功能
研究纳米材料的 结晶情况，
观察纳米材料的 形貌，
分散情况 评估纳米粒子的
粒径。
4
扫描电子显微镜(SEM)
SEM是一种多功能的电子显微镜分析仪器. 1935年卡奴提出了SEM的工作原理 1942年制造出了世界上第一台SEM 现代的SEM是剑桥大学欧特利与学生在1948-
对表面进行纳米加工,构建新一代的纳米电子器件.
8
STM的优点
它有原子量级的极高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达 0.01nm),即能直接观察到单原子层表面的局部结构 。 比如表 面缺陷、表面吸附体的形态和位置等.
STM能够给出表面的三维图像 STM可在不同的环境条件下工作,包括真空、大气、低温,甚至
纳米材料的表征方法
向利
1
纳米材料的表征
表征技术是指物质结构与性质及其应用的有关分析、 测试方法，也包括测试、测量工具的研究与制造。
表征的内容包括材料的组成、结构和性质等。 组成：构成材料的化学元素及其相关关系 结构：材料的几何学、相组成和相形态等 性质：指材料的力学、热学、磁学、化学等
2
纳米材料表征手段
1.形貌，电子显微镜（TEM、SEM）,普通的是电子枪 发射光电子，还有场发射的，分辨率和适应性更好；
2.结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显 微镜不行
3.晶形，单晶衍射仪，XRD，判断纳米粒子的晶形及 结晶度
4.组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组பைடு நூலகம்成，只作为佐证
5.性能，光-紫外，荧光；电--原子力显微镜 （AFM），拉曼；磁--原子力显微镜或者专用的仪器
样品可浸在水中或电解液中,所以适用于研究环境因素对样品表 面的影响. 可研究纳米薄膜的分子结构.
透射电子显微镜（TEM）的主要功能
研究纳米材料的 结晶情况，
观察纳米材料的 形貌，
分散情况 评估纳米粒子的
粒径。
4
扫描电子显微镜(SEM)
SEM是一种多功能的电子显微镜分析仪器. 1935年卡奴提出了SEM的工作原理 1942年制造出了世界上第一台SEM 现代的SEM是剑桥大学欧特利与学生在1948-
对表面进行纳米加工,构建新一代的纳米电子器件.
8
STM的优点
它有原子量级的极高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达 0.01nm),即能直接观察到单原子层表面的局部结构 。 比如表 面缺陷、表面吸附体的形态和位置等.
STM能够给出表面的三维图像 STM可在不同的环境条件下工作,包括真空、大气、低温,甚至
纳米材料的表征方法
向利
1
纳米材料的表征
表征技术是指物质结构与性质及其应用的有关分析、 测试方法，也包括测试、测量工具的研究与制造。
表征的内容包括材料的组成、结构和性质等。 组成：构成材料的化学元素及其相关关系 结构：材料的几何学、相组成和相形态等 性质：指材料的力学、热学、磁学、化学等
2
纳米材料表征手段
1.形貌，电子显微镜（TEM、SEM）,普通的是电子枪 发射光电子，还有场发射的，分辨率和适应性更好；
2.结构，一般是需要光电电子显微镜，扫描电子显 微镜不行
3.晶形，单晶衍射仪，XRD，判断纳米粒子的晶形及 结晶度
4.组成，一般是红外，结合四大谱图，判断核壳组பைடு நூலகம்成，只作为佐证
5.性能，光-紫外，荧光；电--原子力显微镜 （AFM），拉曼；磁--原子力显微镜或者专用的仪器
样品可浸在水中或电解液中,所以适用于研究环境因素对样品表 面的影响. 可研究纳米薄膜的分子结构.
材料科学材料性能与指标PPT课件
树脂材料拉伸曲线
10
20
30
e(%)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
s(MPa)
低碳钢
锰钢
硬铝
退火球墨铸铁
延展性或塑性的表征
延伸率 elongation 断面收缩率 reduction of area
< 5%： 脆性材料
塑性材料和脆性材料力学性能比较:
塑性材料
各种材料的能带结构
2.4.2 介电性能 Dielectric Property
电容C（capacitance）——电荷量q与电压V的比值：
平板电容计算： C = (A/L)
：介电常数，表征材料极化和储存电荷的能力； 相对介电常数r： r=/0 (介质常数、介电系数或电容率)
2.3.2 热膨胀 thermal expansion
势能一原子间距离曲线
假想的
实际的
热膨胀现象解释
金属和无机非金属材料的线膨胀系数较小； 聚合物材料则较大。
键强与热膨胀
膨胀的差异 ——原子间的键合力越强，则热膨胀系数越小。
热量通量q ： 热导率：表征物质热传导性能的物理量。 单位：Wm-1K-1，或 calcm-1s-1K-1 1 calcm-1s-1K-1=4.2102 Wm-1K-1
溶蚀性 耐腐蚀性 抗渗透性 抗氧化性
——材料抵抗各种介质作用的能力
化学稳定性
2.1 化学性能 Chemical Performance
氧化物成核 生长 氧溶解
氧化膜生长 内氧化
缝隙 孔洞 微裂纹
宏观裂纹
吸附
（1）化学锈蚀
材料结构表征与应用第一章-绪论-课件
1表面成分分析 （可作深度分析）
2表面能带结构分 析
3表面结构定性分 析与表面化学研究
约0.4~2nm（俄歇 约0.5~2.5nm(金属
电子能量
及金属氧化物)；
50~2000eV范围内） 约4~10nm(有机化
（与电子能量及样 合物和聚合物)。
品材料有关）
1表面能带结构分 析 2表面结构定性分 析与表面化学研究
第一章 绪论
方法或仪器
分析原理
透射电镜（TEM）透射与衍射
检测信号
基本应用
透射电子与衍 射电子
1形貌分析（显微组织、晶体缺陷） 2晶体结构分析 3成分分析（配附件）
扫描电镜（SEM）电子激发二次 电子；电子吸 收和背散射
二次电子、背 散射电子和吸 收电子
电子探针 （EPMA）
电子激发特征X X光子 射线
第一章 绪论
材料分析是通过对表征材料的物理性质或 物理化学性质参数及其变化(称为测量信号或 表征信息)的检测实现的。即材料分析的基本 原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成 分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量 信号形成了各种不同的材料分析方法。
材料结构的表征（或材料的分析方法）就 其任务来说，主要有三个，即成分分析、结构 测定和形貌观察。
7、拉曼光谱分析：是一种散射光谱分析方法。
第一章 绪论
分析方法
基本分析项目与应用
原子发射光谱分析 （AES）
原子吸收光谱分析 （AAS） X射线荧光光谱分析 （XFS） 紫外、可见（分子） 吸收光谱分析（UV、 VIS）
元素定性、半定量、定量分析。对 于无机物分析是最好的定性、半定 量分析方法。 元素定量分析
约0.4~2.0nm(光 电子能量 10~100eV范围内)。
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.
19
例四、离子注入合成SiC外延埋层
由X－光衍射分析和FT－IR分析知道：形成的埋层是立方SiC。 X－光衍射同时暗示：SiC埋层具有良好的（111）织构。由于SiC和Si 都是立方结构。因此，SiC埋层和Si基片可能有取向关系。
.
20
例四、离子注入合成SiC外延埋层
织构分析说明，SiC埋层和Si基片 有很强的取向关系：
例四、离子注入合成SiC外延埋层
埋层的结构和取向：XRD、Raman、FTIR、XRD－织构分析 埋层与基片的取向关系：XRD－织构分析 埋层的化学成分及其沿着深度的分布：RBS、AES等 埋层的电学性能、光学性能：T－R曲线、光吸收谱等 埋层的厚度：RBS、离子束透射分析。
.
18
例四、离子注入合成SiC外延埋层
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12
例二、氧化法制备MoO3纳米结构
.
13
材料的分析与表征 Materials Characterization
例三、PLD法制备VO2外延薄膜
XRD研究结构、织构和与基片间的取向关系； RBS和C－RBS研究薄膜的晶体性以及成分、厚度等
.
14
例三、PLD法制备VO2外延薄膜
XRD织构测量和比较表明VO2薄膜与基片间有着良好的取向关系。
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15
例三、PLD法制备VO2外延薄膜
RBS和C－RBS Analysis表明VO2薄膜是结构良好的单晶体。
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16
例三、PLD法制备VO2外延薄膜
RBS和C－RBS Analysis表明VO2薄膜是结构良好的单晶体。 还可以研究搀杂以及扩散等行为。
.
17
材料的分析与表征 Materials Characterization
.
7
例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
Raman 光谱和光致发光谱给出了化学键合和光学性能信息。
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8
例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
X－光衍射给出了纳米棒的结构与反应参数之间的相关性。
.
9
例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
SEM分析给出了表面形貌与基片表面特性的关系。
.
10
材料的分析与表征 Materials Characterization
材料的分析与表征 Materials Characterization
材料与输入 信号相互作 用，产生输 出信号。
材 料
信号 输入
信号 输出
比较输入 和输出信 号，获取 材料的相 关信息。
1、输入什么信号；2、获取什么信号；3、输入信号与
材料的相互作用，以及输出. 信号的产生过程。
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材料的分析与表征 Materials Characterization
例二、氧化法制备MoO3纳米结构
利用Raman、XRD光谱判断纳米结构的结构； 利用SEM、TEM、SAD、EDS、HRTEM判断材料的结构、尺寸、成分等 利用光致发光谱测量材料的发光性能； 利用光吸收谱测定材料的光学带隙等。
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例二、氧化法制备MoO3纳米结构
如何利用Raman和XRD判 断各种纳米结构的晶体结 构呢？
Carbon ions
E3 E2
E1
Si (111) 或者Si(001)
利用多能量离子注入的方法，可 以将SiC埋层的外延生长温度从 850 度降低到400度左右；还可以 将埋层的成分分布大大优化。
需要解决的分析和表征问题： 1、埋层是否是立方SiC？ 2、如果是，则埋层与基片的取向关系如何？ 3、埋层的成分分布如何？ 4、埋层的一些性能如何？
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例四、离子注入合成SiC外延埋层
利用离子束透射能量损失谱，可 以判断出埋层的厚度约为3550埃； 利用RBS和RBS沟道技术可以给 出埋层的成分分布以及晶体性； 利用离子束溅射配合AES可以得 到成分分布随着深度的变化。
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例四、离子注入合成SiC外延埋层
通过测量埋层的电阻－温度特性，可以对埋层的电学性能有了解；通 过测量埋层对光（紫外－可见范围内）的吸收谱的测量，可以得到埋 层的光学带隙等信息。
SiC(111)//Si(111)
[110]SiC//[110]Si
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例四、离子注入合成SiC外延埋层
将衍射位置分别转到A点 （异常位置）和B点（正常 位置），然后作扫描，得到 如下衍射峰。经过分析，知 道分别为Si(400)和SiC(311) 的衍射。为什么？
对比两个织构图，发现：SiC(311) 比Si（311）多了3个点（标为A）。
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例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
利用SEM知道了棒的集体形貌、.大体尺寸、取向特性等。
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例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
利用X－光衍射和织构分析获取了纳米棒的晶体结构以及取向分布等信息。 注：在得到晶体结构信息时利用的是粉末衍射，而非织构衍射。
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6
例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
利用TEM、SAD、HRTEM、EDS等分析可以获取单根纳米棒的结构、 直径、化学成分、生长方向等信息。注：EDS谱没有给出。
？？？如何测量埋层的上述信息？
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材料研究需要各种分析表征手 段，要求我们掌握它们的原理 并在实践中加以灵活运用。
Take A Break
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信号 输入
光子、电子、 离子束、中子
了解
信号
掌握
输出
和灵
活运
用各
种表
征手
段。
光子、电子、
离子束、中子
材料
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2
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材料的分析与表征 Materials Characterization
例一、热氧化法制备WO2.9纳米棒
棒的集体形貌（SEM）、晶体结构（XRD）、棒的取向（XRD－织构）、 单根棒的结构、尺寸、生长方向（TEM、SAD、HRTEM） 棒的化学成分（TEM－EDS） 棒的键合状态，光学特性（Raman，吸收光谱、发射光谱）