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序言………………………………………………………（vii） 1

第一章表面分析概论 1

1.1引言 1

目录 1

1.2采用离子、电子、光子（电磁波）的各种表面分析 3

方法 3

1.2.1电子、离子同原子的碰撞 5

1.2.2粒子在固体内的散射 7

1.2.3固体原子的激发和离子、电子、光子的发射 8

1.3采用离子的表面分析方法 9

1.3.2离子照射产生的效应 10

1.3.1离子探针显微分析仪 10

1.4电子能谱 12

1.4.1光谱分析和电子能谱 12

1.4.2光电子能谱 14

1.4.3俄歇电子能谱 16

1.4.4激发体积和探测深度 18

1.4.5化学效应和状态分析 19

1.5使用各种表面分析方法的注意事项 19

第二章离子探针显微分析的基础 23

2.1引言 23

2.2原理 24

2.2.1溅射 25

2.2.2溅射引起的二次离子发射 31

2.2.3离子光学系统 36

2.3装置 40

2.3.1一次离子照射系统 41

2.3.2二次离子引出系统 46

2.3.3质谱仪 48

2.3.4二次离子探测系统 50

2.3.5二次离子象观测系统 52

2.3.6真空系统和气体导入系统 54

2.3.7样品台 55

2.3.8特殊功能 56

2.3.9市售装置 58

2.4测量技术 60

2.4.1装置的一般处理 60

2.4.2样品的制备 61

2.4.3体内分析 62

2.4.4表面和薄膜的分析 63

2.4.5纵向分析 66

2.4.6绝缘体样品的分析 73

2.4.7同位素比的测定 73

2.4.8二次离子象 73

2.4.9特殊的测量技术 74

2.5.1质谱的鉴定法 75

2.5分析技术 75

2.5.2纵向浓度分布 80

2.5.3定量分析法 83

第三章离子探针显微分析的应用 92

3.1引言 92

3.2在金属学中的应用 92

3.2.1合金元素的微量分析 93

3.2.2氧化覆膜、腐蚀面 100

3.2.3表面处理覆膜、表面污染 102

3.2.4晶粒间界的分析 105

3.2.5氢的分析 106

3.2.6其它 107

3.3在半导体材料方面的应用 108

3.3.1微量杂质的测定 109

3.3.2表面污染物的分析 112

3.3.3纵向浓度分布的测量 116

3.3.4界面杂质的分析 118

3.4在表面和薄膜方面的应用 120

3.4.1蒸发膜中杂质的分析 121

3.4.2薄膜的界面分析 122

3.4.3三维分析 125

3.4.4单分子层的分析 126

3.5.1陶瓷 130

3.5其它应用 130

3.5.2催化剂 132

3.5.3表面反应、电化学方面的应用 133

第四章俄歇电子能谱的基础 135

4.1 引言 135

4.2原理 137

4.2.1原子的俄歇电子发射 137

4.2.2固体的俄歇电子发射 138

4.2.3离子数的空间密度分布 139

4.2.4俄歇跃迁几率和产额 143

4.2.5低能电子的吸收系数 145

4.2.6俄歇电子的产生和角分布 148

4.3装置 150

4.3.1一次探针系统和能量分析系统 150

4.3.2结构和功能 153

4.3.3一次电子束照射系统 154

4.3.4简镜型电子能量分析器 154

4.3.5测量系统 156

4.3.6真空系统、气体导入系统 158

4.3.7其它部件 162

4.3.8现用装置 164

4.4测量技术 164

4.4.1装置的一般操作步骤 164

4.4.2能谱测定法 165

4.4.3纵向分析 167

4.4.4显微分析 170

4.4.5样品的制备和处理方法 174

4.4.6清洁表面和高纯气体的导入 177

4.4.7特殊测量技术 179

4.5分析技术 182

4.5.1俄歇能谱图的观察 182

4.5.2化学效应 185

4.5.3灵敏度和分辨本领 188

4.5.4定量研究 191

5.1引言 197

第五章俄歇电子能谱的应用 197

5.2在污染分析、表面检查方面的应用 198

5.3在金属、半导体方面的应用 199

5.3.1表面与气体反应的观察 199

5.3.2表面层的物质迁移 201

5.3.3纵向分析 205

5.3.4合金的表面组分 207

5.3.5在半导体器件方面的应用 208

5.3.6存在的问题及今后的方向 212

5.4在薄膜、厚膜、多层膜方面的应用 212

5.4.1膜表面的分析 212

5.4.2薄膜的纵向分析 214

5.4.3薄膜－衬底界面的观察 216

5.5在晶粒间界方面的应用 218

5.6在晶体生长方面的应用 221

5.6.1薄膜生长过程的就地观察法 221

5.6.2衬底－膜系统的俄歇电子信号强度 222

5.6.3单层生长和成核生长模式的判断 225

5.6.4分子束外延 227

5.7在化学方面的应用 229

5.7.1电化学有关的问题 229

5.7.2玻璃、陶瓷表面的观察 230

5.7.3在催化科学方面的应用 231

5.7.4在其它领域方面的应用 234

5.8.1分析处理方法和谱图整理方法 235

5.8应用中的注意事项 235

5.8.2分析结果的可靠性及其讨论 236

5.8.3目前存在问题 237

第六章光电子能谱的基础 242

6.1引言 242

6.1.1光电子能谱测量原理 243

6.1.2电子能级特性和电子发射过程 244

6.2装置 247

6.2.1装置的基本结构 247

6.2.2电子能量分析器 248

6.2.3 X射线源 252

6.2.4样品室和真空抽气系统 256

6.2.5测量设备和电源 257

6.2.6样品台 259

6.2.7样品处理室 259

6.3测定 260

6.3.1测定步骤 260

6.3.2样品的预处理和安装 261

6.3.3真空中的样品处理及注意事项 262

6.3.4测定注意事项 265

6.3.5其它样品的处理 270

6.4真空紫外光激发的光电子能谱法 271

6.4.1装置 271

6.4.2紫外光电子能谱仪的测定法 273

6.5光电子能谱的分析 275

6.5.1化学位移 275

6.5.2副峰 282

6.5.3峰强度 288

第七章光电子能谱的应用 291

7.1引言 291

7.2有机化合物光电子能谱 292

7.2.1碳 292

7.2.2氧 298

7.2.3氮 299

7.2.4硫 300

7.3.1简单无机化合物 302

7.3无机化合物的光电子能谱 302

7.3.2过渡金属化合物 304

7.3.3氧化物 309

7.3.4络合物 312

7.4金属和合金的光电子能谱 314

7.4.1单质金属 314

7.4.2合金 318

7.4.3强磁性金属 319

7.5在吸附方面的应用 319

7.5.1吸附分子的束缚能 321

7.5.2表面覆盖系数 322

7.5.3基于吸附的光电子能谱 323

7.6在催化剂表面方面的应用 334

7.6.1内壳层电子的束缚能 335

7.6.2化学位移 335

7.6.3谱峰宽度的变化、同载体的相互作用 340

7.6.4副峰 342

7.6.5谱强度 343

7.6.6价电子能带结构 344

7.7气体分子的X射线光电子能谱 345

7.7.1甲烷、氨和水的X射线光电子能谱 346

7.7.2能谱分析 347

附表 353