CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.13. Phương pháp xác định tính chất hóa lý và cấu trúc vật liệu
1.13.6. Đo phổ quang điện tử ti aX (XPS)
Trong kỹ thuật này sử dụng photon với năng lượng Ex=hν (từ nguồn nhôm hoặc magie hay silic) để bắn phá các nguyên tử bề mặt.
XPS còn được biết là Electron Spectroscopy for chemical Analaysis (ESCA) là một kĩ thuật được sử dụng rộng rãi để xác định những thơng tin hóa học một cách chính xác của những bề mặt mẫu khác nhau. Bằng cách ghi lại năng lượng liên kết của các điện tử phóng ra từ một bề mặt mẫu, sau khi bề mặt mẫu bị chiếu bởi một tia X. XPS địi hỏi điều kiện chân khơng siêu cao.
72
Hình 1.23: Thiết bị XPS.
Kỹ thuật phổ điện tử quang (X- ray Photoelectron Spectroscopy-XPS) sử dụng các photon để ion hóa các nguyên tử bề mặt, đồng thời thu nhận và đo năng lượng của điện tử quang bật ra. Trong kỹ thuật này, bề mặt mẫu được bắn phá bởi tia X năng lượng thấp từ nguồn nhơm hoặc magiê trong đó sử dụng pic Kα. Đơi khi các photon năng lượng thấp hơn hoặc cao hơn được sử dụng như photon được phát ra từ bia silic và các nguồn tia cực tím trong phổ điện tử quang cực tím (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy-UPS). Khi bề mặt mẫu được bắn phá bởi các photon năng lượng Ex=hν và điện tử bật ra hoặc từ lớp điện tử hóa trị hoặc từ lớp điện tử trong cùng. Năng lượng E của điện tử quang này được cho bởi biểu thức: E= hν- Eb- Ф
E= hν- Eb- Ф Trong đó:
ν: Tần số của photon.
Eb: Năng lượng liên kết điện tử. Ф: Cơng thốt của mẫu.
Trong đó ν là tần số cúa photon, Eb là năng lượng liên kết điện tử và Ф là cơng thốt của mẫu. Mỗi nguyên tố sẽ có một tập pic đặc trưng trong phổ điện tử quang tại các động năng được xác định bởi năng lượng photon và các năng lượng liên kết tương ứng. Bằng cách đo động năng điện tử quang và biết năng lượng photon tới thì năng lượng liên kết điện tử có thể xác định được. Năng lượng liên kết là đại lượng đặc trưng cho nguyên tử mà từ đó có thể nhận được một số thông tin quan trọng về
73
nguyên cứu mẫu như: 1) Các nguyên tố có mặt trong mẫu, 2) Hàm lượng phần trăm của mỗi nguyên tố, 3) Trạng thái hóa học của các nguyên tố có mặt trong mẫu.
Mỗi nguyên tố đặc trưng một mũi trên phổ. Khi biết năng lượng liên kết điện tử có thể suy ra nguyên tố, hàm lượng, trạng thái hóa học có mặt trong mẫu. Ứng dụng chính của kỹ thuật phổ XPS là để nghiên cứu các phản ứng hóa học có thể phát sinh ở vài lớp nguyên tử ngoài cùng của bề mặt vật liệu [75].