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序言………………………………………………………（vii）1

第一章表面分析概论1

1.1引言1

目录1

1.2采用离子、电子、光子（电磁波）的各种表面分析3

方法3

1.2.1电子、离子同原子的碰撞5

1.2.2粒子在固体内的散射7

1.2.3固体原子的激发和离子、电子、光子的发射8

1.3采用离子的表面分析方法9

1.3.2离子照射产生的效应10

1.3.1离子探针显微分析仪10

1.4电子能谱12

1.4.1光谱分析和电子能谱12

1.4.2光电子能谱14

1.4.3俄歇电子能谱16

1.4.4激发体积和探测深度18

1.4.5化学效应和状态分析19

1.5使用各种表面分析方法的注意事项19

第二章离子探针显微分析的基础23

2.1引言23

2.2原理24

2.2.1溅射25

2.2.2溅射引起的二次离子发射31

2.2.3离子光学系统36

2.3装置40

2.3.1一次离子照射系统41

2.3.2二次离子引出系统46

2.3.3质谱仪48

2.3.4二次离子探测系统50

2.3.5二次离子象观测系统52

2.3.6真空系统和气体导入系统54

2.3.7样品台55

2.3.8特殊功能56

2.3.9市售装置58

2.4测量技术60

2.4.1装置的一般处理60

2.4.2样品的制备61

2.4.3体内分析62

2.4.4表面和薄膜的分析63

2.4.5纵向分析66

2.4.6绝缘体样品的分析73

2.4.7同位素比的测定73

2.4.8二次离子象73

2.4.9特殊的测量技术74

2.5.1质谱的鉴定法75

2.5分析技术75

2.5.2纵向浓度分布80

2.5.3定量分析法83

第三章离子探针显微分析的应用92

3.1引言92

3.2在金属学中的应用92

3.2.1合金元素的微量分析93

3.2.2氧化覆膜、腐蚀面100

3.2.3表面处理覆膜、表面污染102

3.2.4晶粒间界的分析105

3.2.5氢的分析106

3.2.6其它107

3.3在半导体材料方面的应用108

3.3.1微量杂质的测定109

3.3.2表面污染物的分析112

3.3.3纵向浓度分布的测量116

3.3.4界面杂质的分析118

3.4在表面和薄膜方面的应用120

3.4.1蒸发膜中杂质的分析121

3.4.2薄膜的界面分析122

3.4.3三维分析125

3.4.4单分子层的分析126

3.5.1陶瓷130

3.5其它应用130

3.5.2催化剂132

3.5.3表面反应、电化学方面的应用133

第四章俄歇电子能谱的基础135

4.1 引言135

4.2原理137

4.2.1原子的俄歇电子发射137

4.2.2固体的俄歇电子发射138

4.2.3离子数的空间密度分布139

4.2.4俄歇跃迁几率和产额143

4.2.5低能电子的吸收系数145

4.2.6俄歇电子的产生和角分布148

4.3装置150

4.3.1一次探针系统和能量分析系统150

4.3.2结构和功能153

4.3.3一次电子束照射系统154

4.3.4简镜型电子能量分析器154

4.3.5测量系统156

4.3.6真空系统、气体导入系统158

4.3.7其它部件162

4.3.8现用装置164

4.4测量技术164

4.4.1装置的一般操作步骤164

4.4.2能谱测定法165

4.4.3纵向分析167

4.4.4显微分析170

4.4.5样品的制备和处理方法174

4.4.6清洁表面和高纯气体的导入177

4.4.7特殊测量技术179

4.5分析技术182

4.5.1俄歇能谱图的观察182

4.5.2化学效应185

4.5.3灵敏度和分辨本领188

4.5.4定量研究191

5.1引言197

第五章俄歇电子能谱的应用197

5.2在污染分析、表面检查方面的应用198

5.3在金属、半导体方面的应用199

5.3.1表面与气体反应的观察199

5.3.2表面层的物质迁移201

5.3.3纵向分析205

5.3.4合金的表面组分207

5.3.5在半导体器件方面的应用208

5.3.6存在的问题及今后的方向212

5.4在薄膜、厚膜、多层膜方面的应用212

5.4.1膜表面的分析212

5.4.2薄膜的纵向分析214

5.4.3薄膜－衬底界面的观察216

5.5在晶粒间界方面的应用218

5.6在晶体生长方面的应用221

5.6.1薄膜生长过程的就地观察法221

5.6.2衬底－膜系统的俄歇电子信号强度222

5.6.3单层生长和成核生长模式的判断225

5.6.4分子束外延227

5.7在化学方面的应用229

5.7.1电化学有关的问题229

5.7.2玻璃、陶瓷表面的观察230

5.7.3在催化科学方面的应用231

5.7.4在其它领域方面的应用234

5.8.1分析处理方法和谱图整理方法235

5.8应用中的注意事项235

5.8.2分析结果的可靠性及其讨论236

5.8.3目前存在问题237

第六章光电子能谱的基础242

6.1引言242

6.1.1光电子能谱测量原理243

6.1.2电子能级特性和电子发射过程244

6.2装置247

6.2.1装置的基本结构247

6.2.2电子能量分析器248

6.2.3 X射线源252

6.2.4样品室和真空抽气系统256

6.2.5测量设备和电源257

6.2.6样品台259

6.2.7样品处理室259

6.3测定260

6.3.1测定步骤260

6.3.2样品的预处理和安装261

6.3.3真空中的样品处理及注意事项262

6.3.4测定注意事项265

6.3.5其它样品的处理270

6.4真空紫外光激发的光电子能谱法271

6.4.1装置271

6.4.2紫外光电子能谱仪的测定法273

6.5光电子能谱的分析275

6.5.1化学位移275

6.5.2副峰282

6.5.3峰强度288

第七章光电子能谱的应用291

7.1引言291

7.2有机化合物光电子能谱292

7.2.1碳292

7.2.2氧298

7.2.3氮299

7.2.4硫300

7.3.1简单无机化合物302

7.3无机化合物的光电子能谱302

7.3.2过渡金属化合物304

7.3.3氧化物309

7.3.4络合物312

7.4金属和合金的光电子能谱314

7.4.1单质金属314

7.4.2合金318

7.4.3强磁性金属319

7.5在吸附方面的应用319

7.5.1吸附分子的束缚能321

7.5.2表面覆盖系数322

7.5.3基于吸附的光电子能谱323

7.6在催化剂表面方面的应用334

7.6.1内壳层电子的束缚能335

7.6.2化学位移335

7.6.3谱峰宽度的变化、同载体的相互作用340

7.6.4副峰342

7.6.5谱强度343

7.6.6价电子能带结构344

7.7气体分子的X射线光电子能谱345

7.7.1甲烷、氨和水的X射线光电子能谱346

7.7.2能谱分析347

附表353