XPS技术

最近用到了xps检测样品，为了搞懂xps到底是什么，怎么测，也是查了很多资料，总结一下分享给大家，里面有些引用了其他人的文字图片等，在此表示感谢。

我的学习XPS主要侧重应用方面的解释，原理性的内容放在最后。

目录：

XPS是什么

能做什么

怎么做

XPS是什么？

- XPS是英文X-ray photoelectron spectroscopy的缩写，是利用 X 射线辐射样品，使得样品的原子或分子的内层电子或者价电子受到激发而成为光电子，通过测量光电子的信号来表征样品表面的化学组成、元素的结合能以及价态。

能做什么？

- 检测样品组成的元素和元素的化合态。

- 判断样品是否掺杂了其他不期望的元素。

- 判断样品是否掺杂了已知元素的其他不期望的化合态。

怎么做？

- 将样品放入XPS进行检测，通常可以得到几种谱峰，包括光电子谱峰，自旋轨道分裂峰，伴峰（又叫卫星峰），俄歇谱峰等。

- 用的比较多的是光电子谱峰，它又包括全谱和窄谱，通常用这两个谱峰就可以得知样品的组成元素和元素的化合态。

-举例，对GaAs样品表面做XPS的全谱扫描：

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全谱图

- 对其中的As元素的化合态，所以就对As元素做窄谱扫描：

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As窄谱图

- 从As元素As3d的窄谱图可以得知它的结合能（横坐标所示），然后根据横坐标的结合能去查找XPS的能谱手册，就可以知道该能谱对应的是什么化合物。上图中，因为软件内置的数据库，所以根据结合能就给出了化合物。

- 根据全谱和窄谱就可以知道了样品的组成元素，也能知道是不是有杂质掺杂了，或者是不是达到了自己期望的化合态。

原理性的内容:

为什么XPS能分析出元素和化合态？

- 这个问题对于专业人士来说，很简单。不过对于我这个门外汉，是有点费劲了，于是我就查了一些资料，我认为是方便理解的，分享给大家。

- 自然界中每一种元素的光电子线和俄歇线的特征能量值具唯一性，把元素和对应的能量谱线对应做成手册，这就对后面的研究有了参考意义，而能量谱线的范围在0∼1200 eV, 稍大些可以取到1400eV，几乎就囊括了所有的元素。

- 为什么元素的光电子线的特征能量值具有唯一性，不用纠结原因了，这就是自然界的一种特有现象，是科学家发现的，而不是发明的，只要记住就可以了。就好比是1+1=2，以我的能力是没法解释的，只要记住就可以了。

- XPS设备就是利用X射线对样片表面进行照射，然后检测表面发射出来的光电子或者俄歇电子的能量谱线，然后与XPS标准谱图手册和数据库的结合能进行对比，可以用来鉴别某特定元素和化合态。

- XPS标注图谱手册从哪里查呢，有的XPS设备的软件有内置的数据库，如果没有，可以在一些专业网站上查到，

比如：https://srdata.nist.gov/xps/main_search_menu.aspx

- 简单介绍一下怎么查：

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步骤1

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步骤2

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步骤3

- 另一种方法是：这个方法就不往下介绍了，自己琢磨吧。

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