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绪论 1

第一章 表面分析方法中的溅射问题 4

第一节 序言 4

第二节 溅射过程 5

(一) 概述 5

(二) 溅射产额 6

(三) 溅射剥蚀 10

(四) 离子轰击引起的成分变化 12

(五) 溅射出的离子与中性粒子的比例 17

第三节 粒子轰击的几种特殊情况 18

(一) 离子散射谱 18

(二) 二次离子质谱 19

(三) X射线光电子能谱和俄歇电子能谱 21

第四节 小结 22

参考文献 23

第二章 各种表面分析方法的比较和应用 26

第一节 序言 26

第二节 表面分析方法按入射粒子和输出粒子的分类 27

(一) 热输入、中性粒子输出 27

(二) 电子输入 27

(三) 离子输入 34

(四) 光子输入 37

(五) 中性粒子输入 39

第三节 电场和磁场输入 40

(一) 电场和磁场输出 40

(二) 电子输出 41

第五节 结论 43

(一) 中性粒子输出 43

第四节 表面波输入 43

参考文献 44

第三章 低能离子散射谱 47

第一节 序言 47

(一) 概况 47

(二) 发展历史 48

(三) 同高能离子散射的比较 49

第二节 实验设备 49

(一) 一般要求 49

(二) 离子源 51

(三) 真空系统和散射室 51

(四) 静电分析器和离子探测器 52

(二) 散射产额 53

(一) 运动学 53

第三节 离子散射原理 53

(三) 离子中和 54

第四节 表面成分分析 57

(一) 标定 57

(二) 工程应用 58

第五节 表面结构分析 59

(一) 屏蔽效应 59

(二) 二次散射和多次散射、表面缺陷分析 60

第六节 小结 62

附注 62

参考文献 63

第四章 X射线光电子能谱 65

第一节 序言 65

(二) 定性分析 67

(一) X射线的吸收 67

第二节 基本原理 67

(三) 定量分析 68

第三节 化学位移 71

(一) 有机物的结构信息 72

(二) 无机物的结构和化学信息 73

第四节 仪器 76

(一) 概述 76

(二) X射线源 78

(三) 电子能量分析器 80

(四) 探测器 82

(五) 真空系统 83

(六) 样品的处理 83

(七) 数据的收集和处理 83

(一) 带电效应 84

第五节 一些实验参数 84

(二) 电荷补偿 85

(三) 通过离子剥蚀进行深度分析 86

(四) 掠射法化学分析光电子能谱 87

第六节 应用 88

(一) 有机物表面 88

(二) 无机物表面 91

(三) 催化 92

第七节 结语 97

参考文献 97

第五章 俄歇电子能谱 99

第一节 序言 99

第二节 基本原理 99

(一) 俄歇过程 100

(二) 俄歇电子的逃逸深度 102

(三) 电子碰撞引起的内层电离几率 103

(四) 基体效应 103

第三节 实验方法 105

(一) 电子能量分析 106

(二) 信噪比 107

(三) 薄膜分析 107

(四) 扫描俄歇显微术 109

第四节 定量分析 112

(一) 基本机制和绝对测量法 112

(二) 用外部标样进行测量 113

(三) 用元素灵敏度系数法进行测量 114

(四) 实验结果 115

第五节 应用 116

(一) 基础表面科学 117

(二) 冶金和材料科学 121

(三) 催化活性 129

(四) 半导体技术 132

参考文献 135

第六章 二次离子质谱 139

符号 139

第一节 序言 139

第二节 二次离子发射 142

(一) 机制 143

(二) 二次离子产额 144

(三) 二次离子种类 145

(四) 入射离子效应 147

第三节 二次离子质谱仪 149

(一) 仪器的基本类型 149

(二) 探测灵敏度 151

(三) 痕量分析 153

(四) 离子成象 155

(五) 关于一次离子束的某些问题 156

(六) 溅射中性组分的质谱分析 157

第四节 定量分析 157

第五节 元素的深度浓度剖析 160

(一) 影响剖面深度分辨率的仪器因素 162

(二) 影响剖面深度分辨率的离子-基体效应 163

第六节 应用 165

(一) 表面研究 165

(二) 深度剖面 167

(三) XY特征、微分析和本体分析 168

参考文献 169

第七节 结论 169

第七章 俄歇电子能谱和二次离子质谱在微电子技术中的应用 175

第一节 序言 175

第二节 样品的选择 175

(一) 钽薄膜 175

(二) 掺杂(硼、磷、砷)的硅 176

第三节 在俄歇电子能谱和二次离子质谱剖析中惰性或活性一次轰击离子的选择 176

第四节 在俄歇电子能谱和二次离子质谱剖析中的溅射速率测量和深度分辨率 177

第五节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对溅射钽薄膜进行化学分析 178

第六节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对故意掺杂氮、碳和氧的钽薄膜进行溅射的定量分析 181

第七节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对掺磷的Ta2O5薄膜的分析 185

第八节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对含磷的钽薄膜的分析 187

第九节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对氧化铝陶瓷基片的分析 189

(一) 磷 190

第十节 用俄歇电子能谱法和第二次离子质谱法对硅中掺磷、掺砷和掺硼样品的化学分析 190

(二) 砷 191

(三) 硼 192

第十一节 俄歇电子能谱法和二次离子质谱法的深度分析、本体分析和表面分析的灵敏度的比较 194

第十二节 在二次离子质谱深度剖面测量中表面上产生的反常离子产额效应 195

第十三节 高能和低能二次离子甄别法在二次离子质谱中的应用 197

第十四节 结语和结论 199

(一) 溅射离子束 199

(二) 溅射速率 200

(三) 质量干扰和谱线干扰 200

(四) 表面分析 200

(五) 深度分析(大于500埃) 201

(六) 深度分辨率 202

(七) 定量分析 202

参考文献 203

第八章 原子探针场离子显微镜 205

第一节 序言 205

第二节 原子探针的原理 206

第三节 场电离和场蒸发模型 206

第四节 飞行时间原子探针 208

(一) 设计思想 208

(二) 探测器 210

(三) 脉冲发生器 211

(四) 飞行时间读出 211

(五) 质量分辨率 213

(六) 离子能量亏损 215

(七) 能量亏损补偿 218

(八) 能量聚焦原子探针 219

第五节 10厘米飞行时间原子探针 222

第六节 扇形磁原子探针 223

第七节 用原子探针观测到的新现象 225

(一) 多重带电离子 225

(二) 成象气体的场吸附 226

(三) 金属-惰性气体化合物离子 227

(四) 来自禁区的离子 229

(五) 分子气体和针尖表面的相互作用 231

(六) 通过自由空间电离标定电场 233

第八节 冶金上的应用 234

参考文献 237

第九章 场离子质谱测定法在表面研究中的应用 240

第一节 序言 240

第二节 试验方法 241

(一) 场发射体 241

(二) 场离子源 243

(三) 质量分离器 244

(四) 场离子的能量分析 247

(五) 离子探测器 249

第三节 离子生成机制 250

(一) 场电离 250

(二) 质子迁移 251

(三) 电荷迁移和分子间的相互作用 252

(四) 异种溶解的键断 254

(五) 离子-分子反应 254

第四节 表面相互作用的识别 256

(一) 场离子的表面选择能力 256

(二) 出现电势法 257

(三) 脉冲电场法 258

(一) 场致吸附 259

第五节 场致表面反应 259

(二) 场致解吸 260

(三) 热力学平衡 261

(四) 场聚合和场碎裂 263

(五) 表面络合物的场解吸 264

第六节 无场干扰的表面反应 266

(一) 表面阳碳离子 266

(二) 无电动量时的化学反应 268

第七节 场离子质谱测定法的应用 269

(一) 水的反应 269

(二) 固体蒸发产物的分析 272

(三) 金属表面上氮的化合物 276

参考文献 280

第一节 序言 283

第十章 红外反射-吸收谱 283

第二节 基本理论 284

(一) 历史 284

(二) 单次反射 284

(三) 吸收带的放大 286

第三节 适用性 288

(一) 膜的影响 289

(二) 基质的影响 290

(三) 基质和膜的综合影响 290

第四节 实验装置 291

(一) 基本原理 291

(二) 典型装置 292

第五节 红外反射-吸收谱的应用 294

第六节 小结 296

参考文献 296