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1、电子能谱学 第5讲 X射线光电子能谱的应用,朱永法 清华大学化学系 2002.10.22,清华大学化学系材料与表面实验室,2,XPS的应用方面,无机物的鉴定 有机物的鉴定 分析化学应用 表面化学应用 材料研究应用 催化研究应用,电子材料研究 机械材料研究 薄膜功能材料研究,清华大学化学系材料与表面实验室,3,清华大学化学系材料与表面实验室,4,XPS应用信息,利用结合能进行定性分析 利用化学位移进行价态分析 利用强度信息进行定量分析 利用表面敏感性进行深度分布分析 角分辨XPS方式 Tougaard方式 结合离子枪进行深度分布分析 利用小面积XPS可进行元素成像分析,清华大学化学系材料与表面实
2、验室,5,无机物的研究,定性分析 元素定量分析 自旋状态（过渡金属，稀土元素） 分子结构及电子结构分析 价态测定,清华大学化学系材料与表面实验室,6,XPS研究金属元素的自旋状态,四面体Co(+2)，高自旋，d7，s1,八面体，反磁性Co（IIII），d6,清华大学化学系材料与表面实验室,7,多重裂分研究未成对电子,孤对电子有关 顺磁化合物,清华大学化学系材料与表面实验室,8,多重裂分研究未成对电子,辐照损伤,多重裂分,清华大学化学系材料与表面实验室,9,结合能与形式电荷的关系,清华大学化学系材料与表面实验室,10,氧化态的研究,清华大学化学系材料与表面实验室,11,氧化态的研究,清华大学化学
3、系材料与表面实验室,12,配体的影响,清华大学化学系材料与表面实验室,13,无机结构测定,研究基团的位置 元素的化学环境,清华大学化学系材料与表面实验室,14,XPS研究无机物的价带结构,清华大学化学系材料与表面实验室,15,有机物和聚合物研究,清华大学化学系材料与表面实验室,16,有机及聚合物分析特点,可能会产生辐照损伤； 有机溶剂的挥发 检测深度要比金属和无机物深，30nm 一般是不导电的，需要荷电校准 可以分辨不同结构的元素,清华大学化学系材料与表面实验室,17,清华大学化学系材料与表面实验室,18,定性分析元素组成 初步判断元素环境 依据谱图进行相对含量测定,清华大学化学系材料与表面实
4、验室,19,XPS定量分析高聚物成份,清华大学化学系材料与表面实验室,20,清华大学化学系材料与表面实验室,21,清华大学化学系材料与表面实验室,22,表面处理对聚合物表面的影响,清华大学化学系材料与表面实验室,23,聚合物的表面处理,清华大学化学系材料与表面实验室,24,表面处理对C原子环境的影响,清华大学化学系材料与表面实验室,25,携上峰信息,清华大学化学系材料与表面实验室,26,价带峰信息,清华大学化学系材料与表面实验室,27,清华大学化学系材料与表面实验室,28,清华大学化学系材料与表面实验室,29,催化剂研究,催化剂表面元素的定性分析 催化剂表面元素的含量分析 催化剂表面元素的存在
5、价态分析 催化剂失活分析,清华大学化学系材料与表面实验室,30,氢还原前后掺Pd TiO2薄膜的Pd 3d 谱,氢还原前后掺Pt TiO2薄膜的Pt 3d谱,清华大学化学系材料与表面实验室,31,清华大学化学系材料与表面实验室,32,薄膜材料研究,清华大学化学系材料与表面实验室,33,清华大学化学系材料与表面实验室,34,纳米材料的合成,清华大学化学系材料与表面实验室,35,XPS应用碳物种研究,The XPS C 1s Spectra of C60 film during irradiation of Ar Ion,The XPS VB Spectra of C60 film during
6、irradiation of Ar Ion A: C60 film B: weak ion beam C: strong ion beam, 30min D: 210 min,清华大学化学系材料与表面实验室,36,XPS应用碳物种研究,The XPS C KLL Spectra of C60 film during irradiation of Ar Ion A: C60 B: Spt. 30 min C: spt. 210 min,清华大学化学系材料与表面实验室,37,The C 1s spectra of Carbon nanotube during irradiation of Ar I
7、on,The XPS VB spectra of carbon nanotube during irradiation of Ar ion beam,清华大学化学系材料与表面实验室,38,The XAES C KLL spectra of carbon nanotube during irradiation of Ar ion A: graphite B: carbon nanotube c: spt. 30 min D: spt. 210 min,清华大学化学系材料与表面实验室,39,XAES应用研究,清华大学化学系材料与表面实验室,40,XAES和分散图研究F物种,清华大学化学系材料与表面
8、实验室,41,Cu腐蚀机理研究,清华大学化学系材料与表面实验室,42,Cu腐蚀机理研究,清华大学化学系材料与表面实验室,43,XPS研究单层分散,清华大学化学系材料与表面实验室,44,清华大学化学系材料与表面实验室,45,清华大学化学系材料与表面实验室,46,清华大学化学系材料与表面实验室,47,XPS研究自组装,清华大学化学系材料与表面实验室,48,XPS研究深度剖析,清华大学化学系材料与表面实验室,49,清华大学化学系材料与表面实验室,50,XPS应用表面电迁移,Au/Si3N4体系电迁移前后Si 2p的ADXPS谱图 原始膜 b. 电场作用5min后,清华大学化学系材料与表面实验室,51,Au/Si3N4体系电迁移前后Au 4f的ADXPS谱图 a. 原始膜 b. 电场作用5min后,清华大学化学系材料与表面实验室,52,原始膜 b. 电场作用5min后,清华大学化学系材料与表面实验室,53,摩擦化学,