基于環(huán)形電子能量分析器的掃描探針電子能譜儀的性能研究.pdf

1、表面科學(xué)中，掃描隧道顯微鏡(STM)已成為一種極其重要的測(cè)量分析手段，用于對(duì)固體表面形貌的測(cè)量和費(fèi)米面附近電子態(tài)的探測(cè)。但是它無(wú)法直接識(shí)別表面原子的種類。結(jié)合掃描探針技術(shù)與電子能譜測(cè)量技術(shù)是實(shí)現(xiàn)表面原子識(shí)別的一種方案，該方案中，STM針尖作為場(chǎng)發(fā)射源激發(fā)表面原子，通過探測(cè)次級(jí)電子的能譜而實(shí)現(xiàn)表面原子的識(shí)別。本文介紹了結(jié)合掃描場(chǎng)發(fā)射針尖與一種新型的探測(cè)效率極高的環(huán)形電子能量分析器(TEEA)的掃描探針電子能譜儀(SPEES)以及運(yùn)用SPE

2、ES進(jìn)行固體表面掃描能譜探測(cè)的初步結(jié)果。 第一章介紹了基于掃描探針的表面原子識(shí)別中的一些基本概念，STM的工作原理以及掃描探針能譜儀的研究進(jìn)展。 第二章提出將STM與TEEA相結(jié)合建造適合表面微區(qū)元素識(shí)別的掃描探針電子能譜儀(SPEES)的方案。詳細(xì)介紹了目前SPEES的預(yù)研究裝置及其各組成部分，包括：三維掃描探針以及樣品臺(tái)系統(tǒng)，環(huán)形電子能量分析器TEEA，電子光學(xué)系統(tǒng)和二維位置靈敏探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中，著重介紹了

3、TEEA的原理，結(jié)構(gòu)及其電子光學(xué)特性以及實(shí)現(xiàn)條件。證明了TEEA的確是一種非常優(yōu)越的、探測(cè)效率極高的電子能量分析器。我們的STM+TEEA的方案預(yù)計(jì)比前人的探測(cè)效率提高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。 在第三章中，我們從實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬兩方面對(duì)譜儀的性能進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。確定了25eV，50eV和100eV三種通過能下的優(yōu)化工作條件，得出了對(duì)應(yīng)的各通過能下譜儀的能量分辨和線性能窗寬度。同時(shí)，對(duì)譜儀的能量分辨進(jìn)行了深入的討論，著重分析了TEEA的

4、非軸對(duì)稱性對(duì)能量分辨的影響，并提出了修正方法。此外，我們測(cè)量了氣體Ar原子的LMM俄歇譜和石墨表面的能量損失譜及俄歇能譜。 第四章介紹了運(yùn)用SPEES開展固體表面微尺度識(shí)別的工作。利用以MS-5三維慣性掃描驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)的掃描探針系統(tǒng)在Ag@HOPG樣品表面實(shí)現(xiàn)了空間分辨的元素識(shí)別。利用Ag和石墨的等離子激元峰，定量地分析了樣品表面各個(gè)掃描點(diǎn)兩者的相對(duì)強(qiáng)度。這是首次通過掃描探針能損譜方法實(shí)現(xiàn)有空間分辨的元素識(shí)別，空間分辨率約為5μm