Методика
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФС, XPS), которая также называется ESCA (электронная спектроскопия для химического анализа, ЭСХА) позволяет получать информацию о химическом и элементном составе образцов вне зависимости от типа материалов, которые планируется проанализировать. Образец подвергают облучению рентгеновскими лучами - монохроматического источника или источника нефильтрованных Al K? или Mg K? – после этого фотоэлектроны покидают поверхность образца. Кинетическая энергия испущенных электронов зависит от элемента, на котором изначально находились фотоэлектроны. Положение и интенсивность пиков на энергетическом спектре позволяет изучить химическое состояние и предоставляет информацию, необходимую для количественной оценки.
В зависимости от химического состояния атома изменяется энергия связи (ЭС) фотоэлектрона, что приводит к изменению измеренной кинетической энергии (КЭ). Отношение ЭС к измеренной кинетической энергии (КЭ) фотоэлектрона выражается простым уравнением ЭС = hv – КЭ, где hv – энергия фотона (рентгеновского). При помощи подобных химических сдвигов можно сделать вывод о химическом состоянии и о связях элементов.
Рентгеновские лучи в современных спектрометрах проходят фильтрацию энергией или монохроматизацию кварцевым кристаллом с целью производства рентгеновских лучей с очень небольшим разбросом по энергии. Монохроматическое рентгеновское облучение образца обеспечивает высокое разрешение по энергии химических сдвигов, а также позволяет детально изучить линии профиля и небольших изменений связей элементов в валентной зоне.
Фотоэлектроны могут быть собраны с поверхности в двух измерениях для создания изображений элементного или химического состава поверхности.
Электронная Оже-спектроскопия (AES) и растровый микрозонд Оже (SAM)
При спектроскопии AES пучок электронов используется при перемещении зонда по поверхности. В результате электронных перегруппировок внутри атомов, Оже-электроны, характеризующие каждый отдельный элемент, присутствующий на поверхности, отделяются от поверхности образца.
На спектре отображаются только электроны, испущенные с самых верхних атомных слоев, потому данный метод часто используется для исследования поверхностей. Электронная Оже-спектроскопия (AES) позволяет оценить присутствие всех элементов, кроме водорода и гелия, при этом чувствительность метода позволяет определить примеси, составляющие менее 1 процента монослоя. Так как электроны зонда могут концентрироваться в области диаметром <0,5 микрон, возможно проведение анализа более высокого разрешения (растровый микрозонд Оже, SAM). В результате растрирования пучка сфокусированных электронов одновременно на видеодисплее с использованием растрового электронного микроскопа создаются оптические изображения и отображения распределения элементов на поверхности. Благодаря возможности точного определения области для анализа спектроскопия AES особенно подходит для исследования незначительных характеристик микроэлектронных схем или частиц, расположенных на поверхности очень тонкого слоя.
