XPS数据用于计算薄膜厚度时的处理方法

X射线光电子能谱(XPS)技术能够提供样品表面各化学状态的元素的峰位、峰强等信息。通过这些信息以及光电子信号表达式,可以计算出薄膜厚度。介绍了三种光电子信号表达式的处理方法:直接求解法,基底-比值法和角度-比值法;分析了其推导过程。研究结果表明三种处理方式具有不同的精确度和适用范围。直接求解法没有适用限制,但精确度低;基底-比值法适用范围较小,仅适用于计算厚基底上的薄膜厚度,要求薄膜和基底组成成分具有相近的有效衰减长度λ,而这种方法受到仪器项和碳污染项误差的影响最小,具有最高的计算精确度;角度-比值法的适用范围和计算精确度适中,无需考虑基底层的限制条件,但出射角θ的变化幅度对计算精确度有较大影响。因此在使用XPS数据计算薄膜厚度时,研究者可以综合考虑上述各因素。

角分辨XPS测定极薄金膜的厚度和覆盖率

极薄薄膜的覆盖率有时难以用常规方法定量表征。本文提出了一套以单层薄膜的角分辨X射线光电子能谱（ARXPS）模型测定极薄薄膜的厚度h,以恰好不再能检测到基底信号的光电子出射角（TOA）为最小基底信号起飞角θmin,以最大裸露线宽L=h/tgθmin为直径的圆形裸露区模型估算薄膜覆盖率的新方法。将该方法应用于热蒸镀法在羟基化硅基底上制备的极薄的岛状金膜,当TOA〉17.5°时Au 4f的峰强变化与单层膜的ARXPS模型吻合得很好;当TOA〈7.5°时不再能检出基底信号;测得金膜的厚度为16.0±0.4,金膜覆盖率为-92%。

溶胶-凝胶法制备的BaTiO_3薄膜表面态

用溶胶-凝胶法和快速退火工艺在SiO2/Si(111)基片上生长了钙钛矿结构BaTiO3薄膜.用X射线光电子能谱技术(XPS)和角分辨X射线光电子能谱技术(ARXPS)研究了薄膜的表面化学态以及最顶层的原子种类和分布状况,结果显示在热处理过程中薄膜表面形成一层富含BaO的非计量钛氧化物层,并且钡-钛原子浓度比随着探测深度的增大而逐渐减小.