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绪论1

第一章 表面分析方法中的溅射问题4

第一节 序言4

第二节 溅射过程5

(一) 概述5

(二) 溅射产额6

(三) 溅射剥蚀10

(四) 离子轰击引起的成分变化12

(五) 溅射出的离子与中性粒子的比例17

第三节 粒子轰击的几种特殊情况18

(一) 离子散射谱18

(二) 二次离子质谱19

(三) X射线光电子能谱和俄歇电子能谱21

第四节 小结22

参考文献23

第二章 各种表面分析方法的比较和应用26

第一节 序言26

第二节 表面分析方法按入射粒子和输出粒子的分类27

(一) 热输入、中性粒子输出27

(二) 电子输入27

(三) 离子输入34

(四) 光子输入37

(五) 中性粒子输入39

第三节 电场和磁场输入40

(一) 电场和磁场输出40

(二) 电子输出41

第五节 结论43

(一) 中性粒子输出43

第四节 表面波输入43

参考文献44

第三章 低能离子散射谱47

第一节 序言47

(一) 概况47

(二) 发展历史48

(三) 同高能离子散射的比较49

第二节 实验设备49

(一) 一般要求49

(二) 离子源51

(三) 真空系统和散射室51

(四) 静电分析器和离子探测器52

(二) 散射产额53

(一) 运动学53

第三节 离子散射原理53

(三) 离子中和54

第四节 表面成分分析57

(一) 标定57

(二) 工程应用58

第五节 表面结构分析59

(一) 屏蔽效应59

(二) 二次散射和多次散射、表面缺陷分析60

第六节 小结62

附注62

参考文献63

第四章 X射线光电子能谱65

第一节 序言65

(二) 定性分析67

(一) X射线的吸收67

第二节 基本原理67

(三) 定量分析68

第三节 化学位移71

(一) 有机物的结构信息72

(二) 无机物的结构和化学信息73

第四节 仪器76

(一) 概述76

(二) X射线源78

(三) 电子能量分析器80

(四) 探测器82

(五) 真空系统83

(六) 样品的处理83

(七) 数据的收集和处理83

(一) 带电效应84

第五节 一些实验参数84

(二) 电荷补偿85

(三) 通过离子剥蚀进行深度分析86

(四) 掠射法化学分析光电子能谱87

第六节 应用88

(一) 有机物表面88

(二) 无机物表面91

(三) 催化92

第七节 结语97

参考文献97

第五章 俄歇电子能谱99

第一节 序言99

第二节 基本原理99

(一) 俄歇过程100

(二) 俄歇电子的逃逸深度102

(三) 电子碰撞引起的内层电离几率103

(四) 基体效应103

第三节 实验方法105

(一) 电子能量分析106

(二) 信噪比107

(三) 薄膜分析107

(四) 扫描俄歇显微术109

第四节 定量分析112

(一) 基本机制和绝对测量法112

(二) 用外部标样进行测量113

(三) 用元素灵敏度系数法进行测量114

(四) 实验结果115

第五节 应用116

(一) 基础表面科学117

(二) 冶金和材料科学121

(三) 催化活性129

(四) 半导体技术132

参考文献135

第六章 二次离子质谱139

符号139

第一节 序言139

第二节 二次离子发射142

(一) 机制143

(二) 二次离子产额144

(三) 二次离子种类145

(四) 入射离子效应147

第三节 二次离子质谱仪149

(一) 仪器的基本类型149

(二) 探测灵敏度151

(三) 痕量分析153

(四) 离子成象155

(五) 关于一次离子束的某些问题156

(六) 溅射中性组分的质谱分析157

第四节 定量分析157

第五节 元素的深度浓度剖析160

(一) 影响剖面深度分辨率的仪器因素162

(二) 影响剖面深度分辨率的离子-基体效应163

第六节 应用165

(一) 表面研究165

(二) 深度剖面167

(三) XY特征、微分析和本体分析168

参考文献169

第七节 结论169

第七章 俄歇电子能谱和二次离子质谱在微电子技术中的应用175

第一节 序言175

第二节 样品的选择175

(一) 钽薄膜175

(二) 掺杂(硼、磷、砷)的硅176

第三节 在俄歇电子能谱和二次离子质谱剖析中惰性或活性一次轰击离子的选择176

第四节 在俄歇电子能谱和二次离子质谱剖析中的溅射速率测量和深度分辨率177

第五节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对溅射钽薄膜进行化学分析178

第六节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对故意掺杂氮、碳和氧的钽薄膜进行溅射的定量分析181

第七节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对掺磷的Ta2O5薄膜的分析185

第八节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对含磷的钽薄膜的分析187

第九节 用俄歇电子能谱法和二次离子质谱法对氧化铝陶瓷基片的分析189

(一) 磷190

第十节 用俄歇电子能谱法和第二次离子质谱法对硅中掺磷、掺砷和掺硼样品的化学分析190

(二) 砷191

(三) 硼192

第十一节 俄歇电子能谱法和二次离子质谱法的深度分析、本体分析和表面分析的灵敏度的比较194

第十二节 在二次离子质谱深度剖面测量中表面上产生的反常离子产额效应195

第十三节 高能和低能二次离子甄别法在二次离子质谱中的应用197

第十四节 结语和结论199

(一) 溅射离子束199

(二) 溅射速率200

(三) 质量干扰和谱线干扰200

(四) 表面分析200

(五) 深度分析(大于500埃)201

(六) 深度分辨率202

(七) 定量分析202

参考文献203

第八章 原子探针场离子显微镜205

第一节 序言205

第二节 原子探针的原理206

第三节 场电离和场蒸发模型206

第四节 飞行时间原子探针208

(一) 设计思想208

(二) 探测器210

(三) 脉冲发生器211

(四) 飞行时间读出211

(五) 质量分辨率213

(六) 离子能量亏损215

(七) 能量亏损补偿218

(八) 能量聚焦原子探针219

第五节 10厘米飞行时间原子探针222

第六节 扇形磁原子探针223

第七节 用原子探针观测到的新现象225

(一) 多重带电离子225

(二) 成象气体的场吸附226

(三) 金属-惰性气体化合物离子227

(四) 来自禁区的离子229

(五) 分子气体和针尖表面的相互作用231

(六) 通过自由空间电离标定电场233

第八节 冶金上的应用234

参考文献237

第九章 场离子质谱测定法在表面研究中的应用240

第一节 序言240

第二节 试验方法241

(一) 场发射体241

(二) 场离子源243

(三) 质量分离器244

(四) 场离子的能量分析247

(五) 离子探测器249

第三节 离子生成机制250

(一) 场电离250

(二) 质子迁移251

(三) 电荷迁移和分子间的相互作用252

(四) 异种溶解的键断254

(五) 离子-分子反应254

第四节 表面相互作用的识别256

(一) 场离子的表面选择能力256

(二) 出现电势法257

(三) 脉冲电场法258

(一) 场致吸附259

第五节 场致表面反应259

(二) 场致解吸260

(三) 热力学平衡261

(四) 场聚合和场碎裂263

(五) 表面络合物的场解吸264

第六节 无场干扰的表面反应266

(一) 表面阳碳离子266

(二) 无电动量时的化学反应268

第七节 场离子质谱测定法的应用269

(一) 水的反应269

(二) 固体蒸发产物的分析272

(三) 金属表面上氮的化合物276

参考文献280

第一节 序言283

第十章 红外反射-吸收谱283

第二节 基本理论284

(一) 历史284

(二) 单次反射284

(三) 吸收带的放大286

第三节 适用性288

(一) 膜的影响289

(二) 基质的影响290

(三) 基质和膜的综合影响290

第四节 实验装置291

(一) 基本原理291

(二) 典型装置292

第五节 红外反射-吸收谱的应用294

第六节 小结296

参考文献296