专利名称：用于x射线光电子能谱测量的非导电样品的制备方法
技术领域：
本发明涉及X射线光电子能谱测量，是一种用于X射线光电子能谱测量的非导电样品的制备方法。
背景技术：
当用单色X射线源照射非导电样品的表面时，光电子发射引起表面正电荷积累，导致峰位向高结合能方向移动；用离子束刻蚀样品表面时，通常使用Ar正离子，也会引起样品表面的电荷积累，这种电荷积累可能在数小时内都无法去除，致使峰位漂移。能谱峰位是进行样品成份分析和价态分析的关键，为了获得准确的能谱峰位，可采取对表面进行电荷补偿的方法，常用的方法是使用电子中和枪给样品表面补偿低能电 子。但由于不同样品表面的电导率、X射线电离截面、表面形貌结构等方面的差异，中和枪电子无法平衡所有样品表面的电荷，出现过中和或欠中和的情况，测量能谱向低结合能方向或高结合能方向漂移。另一种获得准确能谱峰位的方法是用真空系统中最常见的有机污染物C Is峰位进行校准。但有些样品需要进行刻蚀后测量，表面污染层被去除，致使无法找到c Is的峰位，无法用Cls峰位进行校准。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于X射线光电子能谱测量的非导电样品的制备方法，该方法使非导电样品的元素结合能的位置具有很高的准确度，降低分析难度。本发明的.技术解决方案如下—种用于X射线光电子能谱测量的非导电样品的制备方法，其特征在于该方法是在非导电样品测试区周围增加导电链接，所述的导电链接为涂导电膜、镀导电膜或紧贴导电掩膜。本发明的技术效果如下利用本发明方法制备的非导电样品，在样品表面X射线光斑照射区附近增加导电链接，可消除样品表面的荷电差异或不均匀荷电，有效克服中和枪过中和或欠中和时导致的谱图漂移，直接获得准确的峰位值，降低分析难度。
图I为样品镀膜前的掩膜示意图；其中1为样品示意图；2为样品表面掩膜，使测试区域免于镀上导电膜，掩膜尺寸为d，2. 5mm彡d>X射线光斑尺寸。图2去除掩膜的样品XPS测量示意图其中3为单色化聚焦X射线；4为X射线照射区；5为去除掩膜的样品表面区域；6为镀导电膜的样品表面区域；7为电子收集透镜；8为半球分析仪；9为Si 2p的XPS谱图。
图3为LiTaO3晶体平片不镀导电膜开中和枪时的能谱图4为LiTaO3晶体平片镀导电膜后开中和枪时的能谱图5A1203薄膜表面离子束刻蚀前后C Is的能谱(左表面未镀导电膜；右表面镀导电膜)图6为Al2O3薄膜表面不镀导电膜开中和枪时的能谱图7为Al2O3薄膜表面镀导电膜开中和枪时的能谱
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范·围。本发明的制备方法举例如下a、在样品表面涂导电膜或镀导电膜在样品表面做掩膜，预留出测试区域，然后在表面涂或镀导电膜。要求膜层连续致密；膜层厚度T最好在20nm〈T〈50 μ m范围内，不宜过薄或过厚影响导电性能和测量效果；掩膜尺寸大于X射线光斑尺寸且小于2. 5mm即可，不易过大影响测试区电荷导入。测试时去除样品表面掩膜，通过金属夹或导电胶连接样品表面导电膜和金属样品台。b、在样品表面紧贴导电掩膜对一些测量后仍要使用的平板样品，可在其表面紧贴厚度小于50um的导电掩膜板。导电掩膜留出的测试微孔尺寸大于X射线光斑尺寸且小于2. 5mm即可，不应过大影响测试区电荷导入。将导电掩膜与表面贴合，避免空隙，测试时导电掩膜应与外部金属样品台导通。实施例ILiTaO3晶体表面镀导电膜前后的峰位对比。具体步骤为先测量不镀导电膜LiTaOuas体的表面成份和峰位，再测量镀导电膜后的表面成份和峰位。导电膜的镀制步骤先请参阅图1，先用掩膜将样品待测试区遮蔽，掩膜尺寸大于X射线光斑尺寸且小于2. 5mm，然后在样片表面镀制厚度大于20nm的致密连续导电膜。去除样品表面掩膜，传输至分析位置，将测试点定于测试区中心进行测量，如图2所示。根据由Perkin-Elmer公司出版的X射线光电子能谱标准参考书《Handbook ofX-ray photoelectron spectroscopy》，使用AlK α作为X射线源时，金属氧化物中0 Is峰位在53 IeV附近，Ta 4d 5/2峰位在230eV附近。LiTaO3晶体平片不镀导电膜开中和枪时的谱图如图3所示，O Is峰位为547. IeV,Ta 4d 5/2峰位为246. leV，峰位与标准图谱相比明显向高结合能方向移动，表明测试区域有正电荷累积，导致光电子动能减小，样品表面处于欠中和状态；LiTa03晶体平片镀导电膜开中和枪时的谱图如图4所示，O Is峰位为531. leV，Ta 4d 5/2峰位为230. 6eV，峰位与参考能谱峰位基本一致，表明测试区域荷电积累基本消除。实施例2Al2O3薄膜表面镀导电膜前进行离子刻蚀和镀导电膜后进行离子刻蚀的峰位对比。具体步骤为镀导电膜前，用Ar离子束对Al2O3薄膜表面进行不同时间的刻蚀，测试每次刻蚀后的成份和峰位。镀导电膜后，在预留的测试区域进行相同的测量。根据由Perkin-Elmer公司出版的X射线光电子能谱标准参考书《Handbook ofX-ray photoelectron spectroscopy》和复旦大学出版的《表面分析》，Al2O3中O Is峰位为531. 6eV, Al 2p峰位为74. 7eV，表面污染C Is峰位为284. 6eV。使用能量1000V的Ar离子对Al2O3薄膜测试区域进行刻蚀，刻蚀时间分别为50秒、100 秒、150 秒。刻蚀前后表面污染层C Is的谱图如图5所示，由图可见刻蚀后无明显C Is峰位。表面不镀导电膜开中和枪时的谱图如图6所示，O Is峰位在刻蚀50秒后为541. 5eV，刻蚀100秒和150秒后为541. 7eV ；A12p峰位在刻蚀50秒、100秒、150秒后的峰位在73. IeV附近；与标准峰位对比发现O Is、A12p的峰位明显漂移，表明样品表面有荷电 不均匀聚集。表面镀导电膜开中和枪时的谱图如图7所示，O Is峰位在分别刻蚀50秒、100秒和150秒后为531. 5eV ；A1 2p峰位在分别刻蚀50秒、100秒、150秒后为74. 8eV，峰位与参考能谱峰位基本一致。O Is、Al 2p的峰位表明，镀导电膜改善了样品的导电情况，快速平衡光电子出射和离子束刻蚀引发的表面电荷累积。实验表明，本发明方法制备的非导电样品，可有效快速释放样品测量过程中产生的表面荷电。本发明可应用于不导电样品的X射线光电子能谱的测量，结合中和枪使用，有效避免了荷电效应引起的谱线漂移。
权利要求
1.一种用于X射线光电子能谱测量的非导电样品的制备方法，其特征在于该方法是在非导电样品测试区周围增加导电链接，所述的导电链接为涂导电膜、镀导电膜或紧贴导电掩膜。
全文摘要
一种用于X射线光电子能谱测量的非导电样品的制备方法，是在非导电样品测试区周围增加导电链接，所述的导电链接为涂导电膜、镀导电膜或紧贴导电掩膜。本发明方法简单，利用本发明制备的非导电样品结合中和枪使用，可有效快速的消除X射线光电子能谱测量中表面荷电效应，实现数据的准确测量，降低分析难度。
文档编号G01N1/28GK102818721SQ20121029740
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者崔云 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所