俄歇电子能谱仪

俄歇电子能谱仪的工作原理及特点俄歇电子能谱仪（Auger Electron Spectroscopy，AES），作为一种广泛使用的分析方法而显露头角。

这种方法的优点是：在靠近表面5—20埃范围内化学分析的灵敏度高；数据分析速度快；能探测周期表上He以后的全部元素。

虽然初俄歇电子能谱单纯作为一种讨论手段，但现在它已成为常规分析手段了。

它可以用于很多领域，如半导体技术、冶金、催化、矿物加工和晶体生长等方面。

俄歇效应虽然是在1925年时发觉的，但真正使俄歇能谱仪获得应用却是在1968年以后。

工作原理：当一个具有充足能量的入射电子使原子内层电离时，该空穴立刻就被另一电子通过L1→K跃迁所填充。

这个跃迁多余的能量EK—EL1如使L2能级上的电子产生跃迁，这个电子就从该原子发射出去称为俄歇电子。

这个俄歇电子的能量约等于EK—EL1—EL2、这种发射过程称为KL1L2跃迁。

另外仿佛的还会有KL1L1、LM1M2、MN1N1等等。

从上述过程可以看出，至少有两个能级和三个电子参加俄歇过程，所以氢原子和氦原子不能产生俄歇电子。

同样孤立的锂原子由于外层只有一个电子，也不能产生俄歇电子。

但是在固体中价电子是共用的，所以在各种含锂化合物中也可以看到从锂发生的俄歇电子。

产品特点：1、俄歇电子的能量是靶物质所特有的，与入射电子束的能量无关。

右图是一些重要的俄歇电子能量。

可见对于Z=3—14的元素，突出的俄歇效应是由KLL跃迁形成的，对Z=14—40的元素是LMM跃迁，对Z=40—79的元素是MNN跃迁。

大多数元素和一些化合物的俄歇电子能量可以从手册中查到。

2、俄歇电子只能从20埃以内的表层深度中逃逸出来，因而带有表层物质的信息，即对表面成份特别敏感。

正因如此，俄歇电子特别适用于作表面化学成份分析。

标签:能谱仪。

PHI 700Xi 扫描俄歇纳米探针简介：俄歇电子能谱仪（Auger Electron Spectrometer, AES）为微电子业常见的表面分析技术之一。

原理是利用一电子束为激发源，使表面原子之内层能阶的电子游离出，原电子位置则会产生电洞，导致能量不稳定，此时外层电子会填补产生之电洞，进而释放能量传递至外层能阶电子，造成接受能量的电子被激发游离，游离的电子即为Auger电子。

因其具有特定的动能，所以能依据动能的不同来判定材料表面的元素种类。

PHI的700Xi纳米探针俄歇扫描提供高性能的俄歇（AES）频谱分析，俄歇成像和溅射深度分析的复合材料包括：纳米材料，催化剂，金属和电子设备。

维持基于PHI CMA 的核心俄歇仪器性能，和响应了用户所要求以提高二次电子（SE）成像性能和高能量分辨率光谱。

PHI的同轴镜分析仪（CMA）提供了同轴分析仪和电子枪的几何实现高灵敏度多角度广泛收集，以便完成三维结构图，在纳米级技术的发展这是最基础的。

为了提高SE成像性能，闪烁探测器（Scintillator）已被添加以提高图像质量，另再加上数码按钮的用户界面再一次的提高了易用性。

在不用修改CMA和仍维持俄歇在纳米分析的优势下，再添加了高能量分辨率光谱模式，使化学态分析的可能再大大的提高。

总括来说，700Xi以优越的俄歇纳米探针从世界领先的俄歇表面分析仪器，提供了实用和成熟的技术，以满足纳米尺度所需要的广泛实验与研发的用途。

图1 - PHI 700Xi 扫描俄歇纳米探针∙同轴电子枪和分析几何和高级的俄歇灵敏度：700Xi的场发射电子源提供了一个高亮度而直径小于6 nm的电子束以产生二次电子成像。

700Xi的同轴几何使用了“同轴式分析器（CMA）”，促使高灵敏度俄歇通过广泛角度收集进行分析，即使样品是表面平滑或复杂的形状或高表面粗糙度，都可以确保迅速完成所有分析程序。

∙高稳定性成像平台：隔声外壳与振动隔离器提供更稳定的成像和分析。

电子发射出去。

KL 1L 3俄歇电子产生的过程
发生电子跃迁产生空穴的几率。

为电离截面，cm 2；E 为W 能级电子的电离能，p w w w 2.7
给出了P x 半经验公式:
是原子序数，而A,B,C 都是常数。

俄歇几率
荧光几率
由图可见，Z <19，P a 在90％以上；Z =33，P x ＝P a 。

仪可进行表面分析。

俄歇电子谱仪的基本结构
初级电子探针系统信号测量系统及在
筒镜型俄歇分析器
AES 谱图(微分谱)的横坐标为俄歇电子动能，纵坐标为俄歇电子计数的一次微分。

金刚石表面的Ti 薄膜的俄歇定性分析谱(微分谱)，电子
枪的加速电压为3 kV 当元素所处的化学环境发生变化时，俄歇电子能谱的化学位移△E 可用下式表示：
对于A 原子的W 、X 、Y 能级，俄歇化学位移与原子电荷的关系可表示为：
式中，Q A 为A 原子的形式电荷；χA ，χB 为形成化学键时A ，B 原子的电负性；r 为离子半径；k 为介电常数。

℃快速退火处理后表面不同点的俄歇表面定性分析可见：正常样品区表面主要有Si、N以及C和元素存在；而在损伤点表面的C、O含量很高，而Si、N元Ag-Au
Si(111)
移后的样品面的
元素的线扫描分布。

可见：Ag
大致相同，但
端进行了较大规模的扩散。

表明：
用下的扩散过程是不一样的。

俄歇电子能谱仪（AES）分析方法介绍1.俄歇电子能谱仪（AES）俄歇电子能谱仪（Auger Electron Spectroscopy，AES），作为一种最广泛使用的表面分析方法而显露头角,通过检测俄歇电子信号进行分析样品表面，是一种极表面（0-3nm）分析设备。

这种方法的优点是：在靠近表面5-20埃范围内化学分析的灵敏度高，很高的空间分辨率，最小可达到6nm；能探测周期表上He以后的所有元素及元素分布；通过成分变化测量超薄膜厚。

它可以用于许多领域，如半导体技术、冶金、催化、矿物加工和晶体生长等方面。

2.俄歇电子能谱仪（AES）工作原理(1)原子内某一内层电子被激发电离从而形成空位，(2)一个较高能级的电子跃迁到该空位上，(3)再接着另一个电子被激发发射，形成无辐射跃迁过程，这一过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。

(4)俄歇电子能谱仪通过分析Auger电子的能量和数量，信号转化为元素种类和元素含量。

3.俄歇电子能谱仪（AES）可获取的参数（1）定性分析：定性除H和He以外的所有元素及化合态。

（2）元素分布：元素表面分布和深度分布，能获极小区域（表面最小6nm，深度最小0.5nm）的元素分布图。

（3）半定量分析：定量除H和He以外的所有元素，浓度极限为10-3。

（4）超薄膜厚：通过成分变化能测量最薄0.5nm薄膜的膜厚。

4.案例分析案例背景：样品为客户端送检LED碎片，客户端反映LED碎片上Pad表面存在污染物，要求分析污染物的类型。

失效样品确认：将LED碎片放在金相显微镜下观察，寻找被污染的Pad，通过观察，发现Pad表面较多小黑点，黑点直径3μm左右，考虑分析区域大小后选择分析区域最小AES进行分析，能准确分析污染物位置。

俄歇电子能谱仪（AES）分析：对被污染的Pad表面进行分析，结果如下图，位置1为污染位置，位置2为未污染位置。

结论：通过未污染位置和污染位置对比分析可知，发现污染位置主要为含K（20.6%）和S（13.6%）类物质，在未污染位置S含量为3.7%未发现K元素，推断污染位置存在K离子污染，并与S共同作用形成黑色污染物。