xps價帶譜怎么測

二維碼

發(fā)表時間：2023-12-18 14:47作者：xps價帶譜怎么測

VB譜是XPS（X-rayPhotoelectronSpectroscopy）分析中的價帶譜。

通過測量材料表面光電子的能量分布來研究材料的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)和化學(xué)狀態(tài)。通過分析VB譜，可以了解材料表面價電子的分布情況以及不同元素在材料表面的化學(xué)環(huán)境和相互作用。VB譜在研究化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)以及材料表面性質(zhì)等方面具有重要的應(yīng)用價值。

xps價帶譜怎么測?

XPS測價帶譜的原理是利用X射線輻射樣品，使得樣品的原子或分子的內(nèi)層電子或者價電子受到激發(fā)而成為光電子，通過測量光電子的信號來表征樣品表面的化學(xué)組成、元素的結(jié)合能以及價態(tài)。

X射線光電子能譜技術(shù)作為一種高靈敏超微量的表面分析技術(shù)，對所有元素的靈敏度具有相同的數(shù)量級，能夠觀測化學(xué)位移，能夠?qū)腆w樣品的元素成分進行定性、定量或半定量及價態(tài)分析，廣泛地應(yīng)用于元素分析、多相研究、化合物結(jié)構(gòu)分析、元素價態(tài)分析。

xps價帶譜怎么測?

在形成分子時，原子軌道構(gòu)成具有分立能級的分子軌道。晶體是由大量的原子有序堆積而成的。由原子軌道所構(gòu)成的分子軌道的數(shù)量非常之大，以至于可以將所形成的分子軌道的能級看成是準(zhǔn)連續(xù)的，即形成了能帶。

在分析能帶結(jié)構(gòu)時，會涉及到以下幾個概念：

價帶(Valence Band，VB)：費米能級以下的稱為價帶，價帶能量最高的地方稱為價帶頂(VBM，Valance Band Baximum）;

導(dǎo)帶(Vonduction Band，CB）：費米能級以上的稱為導(dǎo)帶，導(dǎo)帶能量最低的地方稱為導(dǎo)帶底(CBM，Vonduction band minimum)；

帶隙(Energy gap)：CBM和VBM之間的寬度稱為帶隙，一般用Eg表示，詳情可見圖1所示。

功函數(shù)（Work function）：電子從費米能級轉(zhuǎn)移到真空能級所需要的能量，其大小標(biāo)志著束縛電子的強弱，功函數(shù)越大電子越不容易離開材料。

費米能級（Fermi level）：固體中最弱結(jié)合的電子所處的能級，在這一能級以下的能級均被電子填滿。

真空能級（Vacuum level）：電子本身所擁有的最低能量，此時，電子不與任何物質(zhì)相互作用，且可以自由運動。其實也就是上面所說的離體系無窮遠處的電子。功函 W 就可以表達為真空能級與費米能級的差值。從化學(xué)的角度而言，我們也可以說功函類似于電離能，也即將電子從分子的最高占據(jù)軌道（HOMO）移除的能量。

圖1、不同帶隙的能帶結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)決定性能，半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)表征可以助力電子能帶結(jié)構(gòu)以及光電性能解析。對于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)進行測試及分析，詳見圖2，通常應(yīng)用的方法有以下幾種:

紫外可見漫反射測試計算帶隙Eg；
VB XPS測得價帶位置Ev；
UPS可測得材料的功函數(shù)Wf；

圖2、半導(dǎo)體的能級示意圖

VB XPS測得價帶位置Ev

根據(jù)價帶X射線光電子能譜價帶譜（VB XPS）的測試數(shù)據(jù)作圖，將所得到圖形在0 eV附近的直線部分外推至與水平的延長線相交，交點即為Ev。

如圖4，根據(jù)ZnIn2S4以及O摻雜ZnIn2S4的VB XPS圖譜，在0 eV附近（2 eV和1 eV）發(fā)現(xiàn)有直線部分進行延長，并將小于0 eV的水平部分延長得到的交點即分別為ZnIn2S4以及O摻雜ZnIn2S4的價帶位置對應(yīng)的能量（1.69 eV和0.73 eV）。