浸渍钡钨阴极表面同步辐射光电子谱研究

为了解浸渍钡钨阴极表面各元素的化学状态,采用同步辐射光电子谱技术对激活前后的阴极表面进行了研究。结果表明,与激活前相比,经1150℃×90min高温激活后,阴极表面吸附层厚度减薄,吸附C完全消失,O含量明显升高,W含量增加1倍,Ba含量增加2倍。另外,阴极表面的O1s、W4f和Ba3d等的谱峰均向高结合能方向显著位移。分析认为,激活后的阴极表面分布的吸附氧,使W基体以及阴极表面的Ba均产生吸附氧化,Ba在阴极表面主要以吸附化合物Bam·On(m≤n)的形式存在。

C60单晶电子结构的同步辐射光电子谱研究

测量了C60单晶[111]方向的同步辐射角分辨光电子谱。观察到HOMO能带和HOMO－1能带明显且有规律的色散。色散曲线与LDA理论结果符合得较好。

覆锇膜阴极表面同步辐射光电子谱研究

为何浸渍阴极表面覆一层高功函数的锇(Os)膜后发射能力可以显著增加?这是一个长期未搞清的重要问题。该文在对阴极进行发射性能测试和扫描电镜分析的基础上,利用同步辐射光电子谱装置,对覆钨(W)膜阴极和覆Os膜阴极表面的元素成分及化学状态进行了全面系统的研究。结果表明,覆Os膜阴极的电子发射能力是覆W膜阴极2.65倍;与覆W膜相比,覆Os膜使阴极表面的钡(Ba)原子和低结合能态的吸附氧(O)原子分别增加了40%和56%。进一步分析认为,Os膜具有易氧化及氧化物易分解的特性,这一特性决定了覆Os膜阴极在激活后可以获得更多的超额钡Ba+(a),并因此具备更高的电子发射能力。

C_(60)单晶价带色散的同步辐射光电子谱研究

测量了C60 单晶 (111)解理面法向发射的角分辨光电子谱 .利用同步辐射光源研究了对应于分子轨道HOMO及HOMO 1的能带的色散关系 .实验观察到HOMO和HOMO 1能带在Γ—L方向存在明显的色散 ,最大色散分别为 0 2 7eV和 0 42eV .

K3C60取向相变的同步辐射光电子谱研究

在190K，220K和300K3个不同温度下测量了K3C60单晶薄膜沿[111]方向发射的同步辐射角分辨光电子谱。样品温度为190K时，能够观察到导带有规律的色散，并且带结构与已报道的温度为150K时的结果基本一样。而在220K附近，导带的许多子峰消失，色散不再存在。这两个温度的实验结果与K3C60在200K存在取向相变相符合，并且可在反铁磁Ising模型基础上得到理解。这种模型的定量分析结果还首次对K3C60在200K的相变机理作出了解释，即相变是由低温下的一维无序取向结构转变为200K以上的双取向结构畴与无序分子（约占40%）的混合。室温光电子谱与低温下的结果显著不同，对应于C60分子取向在室温附近的动态无序。

304不锈钢氧离子溅射的同步辐射光电子能谱原位研究Ⅱ.氧元素的化学状态

利用同步辐射光电子能谱原位研究了经氧离子溅射后ＳＵＳ３０４不锈钢和纯金属铁、镍、铬表面氧的化学状态．氧离子溅射后，ＳＵＳ３０４不锈钢表面的氧全部以化合态形式存在；而在纯铁、镍、铬金属表面，只有部分氧与金属元素化合，另一部分氧以原子的形式镶嵌在金属晶格中．纯金属元素与氧的化学反应活性决定了金属中化合氧和溶解氧的比率．

利用同步辐射光电子能谱技术研究Pb_(1-x)Sr_xTe薄膜的能带移动及其组成异质结能带带阶

利用同步辐射光电子能谱技术研究了低Sr组分时Pb_(1-x)Sr_xTe薄膜能带的移动规律,并计算了Pb_(1-x)Sr_xTe/Pb Te异质结中导带帯阶所占比率.当不考虑应力时,该异质结界面导带带阶比率Qc=ΔEC/ΔEg=0.71.当考虑应力时,PbTe能带发生L能谷与O能谷的劈裂,其导带带阶比率分别为QLC=0.47和QOC=0.72.Pb_(1-x)Sr_xTe/Pb Te异质结界面具有类型Ⅰ的能带排列结构,这说明Pb_(1-x)Sr_xTe/PbTe型量子阱或量子点对电子与空穴都有较强的限制能力.该异质结能带帯阶的精确测量有利于该类三元系半导体异质结在中红外光电器件的研发和应用中发挥重要作用.

同步辐射光电子能谱研究Au/CdZnTe的接触势垒

采用分子束外延的方法在理想清洁的CdZnTe表面蒸金,获得了Au/CdZnTe肖特基接触.采用同步辐射光电子能谱研究了Au与CdZnTe(110)和(111)A面的肖特基接触势垒.实验测得Au与CdZnTe(110)和(111)A面的接触势垒分别为0.738和0.566eV.运用金属感应隙态模型(MIGS)对实验结果进行了分析和解释.

聚乙烯醇修饰Fe_3O_4纳米颗粒的制备表征及同步辐射X射线光电子能谱研究

采用水溶性高分子聚合物聚乙烯醇(PVA)对Fe_3O_4纳米颗粒表面进行功能化修饰,利用透射电镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、Zeta电位检测、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和热重分析(TGA),对包被前后Fe_3O_4的粒径、分散稳定性、PVA的包覆效率及纳米颗粒进入细胞的量进行了表征研究。通过同步辐射X射线光电子能谱技术(SRXPS)对修饰前后的Fe_3O_4表面的化学组分、表面原子的化学结构、化学键合情况进行了定性分析,给出了PVA与Fe_3O_4纳米颗粒作用的反应机理。结果表明,PVA修饰后的Fe_3O_4在溶液中稳定分散的时间大大延长,且进入细胞的量明显增多。SRXPS分析证明,PVA大分子链上的-OH功能团与纳米粒子表面富含的-OH功能团通过氢键的方式结合,形成稳定分散的PVA-Fe_3O_4,从而有利于其生物利用。

K_3C_(60)单晶膜的同步辐射光电子谱研究

在C60 单晶 ( 1 1 1 )解理面上制备出厚度约 30nm的K3 C60 单晶膜 .利用同步辐射光源 ,在低温下 (约 1 5 0K)测量了样品法向发射的角分辨光电子谱 .观察到K3 C60导带和价带明显的色散 .导带的光电子谱峰可清晰分辨出 4个子峰 ,这些子峰的最大色散超过 0 .5eV ,并且色散曲线与K3 C60 的一维无序晶体结构模型下的能带理论基本吻合 ,只是子带间隔差异较大 .

北京同步辐射光电子能谱实验站近期研究概况

随着北京同步辐射光电子能谱实验站持续稳定的开放运行，用户基于该实验站提供的光电子能谱各种实验模式开展了从金属表面界面电子结构到纳米材料、掺杂金属富勒烯以及磁电阻氧化物体系电子结构的研究工作。本文中选择部分具有代表性的实验结果进行介绍。

苝四甲酸二酐薄膜电子结构的同步辐射共振光电子能谱研究

利用基于同步辐射的近边X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)和共振光电子谱(RPES)研究了苝四甲酸二酐分子(PTCDA)薄膜的电子结构.碳K边NEXAFS谱中能量小于290 eV的四个峰对应于PTCDA分子不同化学环境碳原子1s电子到未占据分子轨道的共振跃迁.RPES谱中观察到共振光电子发射和共振俄歇电子发射导致的共振峰结构,以及二次谐波激发的碳1s信号.根据电子动能对入射光能量的依赖性分别对三类峰结构进行了归属.同时,发现PTCDA分子轨道共振光电子峰的强度具有光子能量依赖性.这种能量选择性共振增强效应是由于PTCDA分子轨道空间分布差异导致的.共振俄歇峰主要源于高结合能(>4.1 eV)分子轨道能级电子参与的退激发过程.明确RPES实验谱图中各个峰结构的起源有助于准确利用基于RPES的芯能级空穴时钟谱技术定量估算有机分子/电极异质界面处电子从分子未占据轨道到电极导带的超快转移时间.

锡烯生长中合金化的同步辐射光电子能谱研究

锡烯作为新型的二维材料由于其预测的优异特性受到广泛关注,锡烯在生长过程中与衬底间的相互作用是该体系研究的重要课题。本文采用分子束外延法在平整有序的Au(111)表面沉积Sn元素制备锡烯,利用原位条件下的低能电子衍射(Low Energy Electron Diffraction,LEED)和同步辐射光电子能谱(Synchrotron Radiation Photoemission Spectroscopy,SR-PES)对不同覆盖度的样品表面进行分析,系统地研究了超高真空环境下锡烯在Au(111)表面的形成过程。结果表明:Sn原子先与Au(111)衬底发生强相互作用形成合金,随着生长厚度的增加,逐步形成锡烯并覆盖在合金表面。

InSb/HfO2堆栈在原位退火过程中利用同步辐射光电子能谱对元素扩散的研究

InSb作为重要的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料已经应用在光电探测器、中红外激光器等领域,但InSb与氧化物的界面质量对制造高性能器件仍然至关重要。通过对InSb/HfO2堆栈在300和400℃下原位退火来系统地研究其热稳定性。为了研究InSb/HfO2堆栈衬底元素的扩散,利用原子层沉积技术沉积了大约5nm厚的HfO2薄膜,通过光子能量为750和600eV的同步辐射光电子能谱来进行表征时只能探测到堆栈界面以上部分的元素信息。研究发现对HCl预处理和天然氧化样品,In氧化物的扩散分别发生在300和400℃退火后,Sb氧化物的扩散现象只在原子层沉积之后的HCl预处理样品上被发现。本工作强调了为提高InSb器件性能而对界面进行有效钝化的紧迫性。

Fe/ZnO(000■)界面的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱研究了Fe/ZnO生长模式、界面化学反应和电子结构.结果表明,Fe在ZnO(000■)表面以类SK模式生长(单层加岛状生长).当沉积约2的Fe后,生长模式开始从二维层状生长转变成混合模式生长.界面价带谱和Fe3p芯能级谱的分析表明,在低覆盖度下,约有一个原子层(约1.5)的Fe被ZnO(000■)面的外层O原子氧化,随着沉积厚度的增加,金属态Fe的信号逐渐增强.当吸附了5.1的Fe时,出现了较强的金属Fe的Fermi边,说明出现了Fe的金属态.此外,在Fe原子吸附过程中,样品功函数在Fe厚度为0.2时达到最小值4.5eV,偶极层形成后逐渐稳定在4.9eV.

利用同步辐射光电子能谱技术测量ZnO/PbTe异质结的能带带阶

异质结结构界面的能带带阶是一个非常重要的参数,该参数的精确确定直接影响异质结的光电性质研究以及异质结在光电器件上的应用.利用同步辐射光电子能谱技术测量了ZnO/PbTe异质结结构的能带带阶.测量得到该异质结价带带阶为2.56 eV,导带带阶为0.49 eV,是一个典型的类型I的能带排列.利用变厚度扫描的测量方法发现,ZnO/PbTe界面存在两种键,分别是Pb—O键(低结合能)和Pb—Te键(高结合能).在ZnO/PbTe异质结界面的能带排列中导带带阶较小,而价带带阶较大,这一能带结构有利于PbTe中的激发电子输运到ZnO导电层中.该类结构在新型太阳电池、中红外探测器、激光器等器件中具有潜在的应用价值.

Ca掺杂的CeO_2模型催化剂的形貌和电子结构及其与CO_2分子的相互作用（英文）

利用扫描隧道显微镜、X射线光电子能谱和同步辐射光电子能谱研究了CeO_2(111),部分还原的CeO_(2-x)(111)(0 <x <0.5)以及Ca掺杂的CeO_2模型催化剂的形貌、电子结构以及它们与CO_2分子间的相互作用。CeO_2(111)和部分还原的CeO_(2-x)(111)薄膜外延生长于Cu(111)单晶表面。不同Ca掺杂的CeO_2薄膜是通过在CeO_2(111)薄膜表面室温物理沉积金属Ca及随后真空退火到不同温度而得到的。不同的制备过程导致样品具有不同的表面组成,化学态和结构。CO_2吸附到CeO_2和部分还原的CeO_(2-x)表面后导致表面羧酸盐的形成。此外,相比于CeO_2表面,羧酸盐物种更易在部分还原的CeO_(2-x)表面生成,而且更加稳定。而在Ca掺杂的氧化铈薄膜表面,Ca^(2+)离子的存在有利于CO_2的吸附,且探测到碳酸盐物种的形成。

Fe/ZnO(0001)体系界面相互作用中薄膜厚度效应的光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱(SRPES)和X射线光电子能谱(XPS)技术,系统研究了室温下Fe/ZnO界面形成过程中Fe薄膜与氧结尾的ZnO(0001)衬底之间的相互作用,结果显示初始沉积的Fe明显被表面氧氧化为Fe2+离子,在Fe覆盖度为0—3nm的范围内,分别观察到与界面电荷传输、化学反应以及薄膜磁性相关的三个有意义的临界厚度,这一结果将有助于基于Fe/ZnO界面的相关器件的设计和研发.

光辐射与辐射源

O432.1 2002042423同步辐射光电子能谱光束线控制系统=Control sys-tems for photoelectron spectrum beam line in syn-chrotron light sources[刊,中]/郭从良,白雪飞,朱丽,殷仕淑(中国科技大学电子科学与技术系.安徽,合肥(230026))∥光学技术.—2001,27(4).—381-382,

辐射与发光理论

O432.1 96063513国家同步辐射实验室同步辐射光电子能谱站的新进展=Progress on the synchrotron radiationphoto electron spectroscopy at NationalSynchrotron Radiation Laboratory [刊,中]/徐世红,徐彭寿,陆尔东。