在材料分析表征领域除了要获得样品表面的成分外人们还希望了解样品在纵深方向上不同成分是如何分布以全面掌握样品的各种信息X射线光电子能谱仪(简称XPS)作为一种常规样品表面成分表征手段除了可以提供样品表面的成分和元素的化学状态还可以配合溅射离子枪对样品进行逐层剥离获取样品在深度方向的成分和化学态信息 。最常规的是Ar离子枪。基本原理样品深度剖析就是在采用溅射离子枪Ar, C60 或 者Ar2500对样品表面进行溅射剥离然后使用X-射线照射样品表面激发光电子发射通过 能量分析器分析溅射后样品表面的光电子动能从而得知该层中元素的信息。如此交替进行即溅射、分析不断交替如右图2所示就可以得到样品中每一层的元素信息。有时候为了提高 样品的深度剖析的分辨率常常采用边旋转边溅射的模式这样可以很好地避免不同元素的择优溅射问题。溅射深度分析示意图深度剖析元素的深度剖析可以给出元素的在样品中的纵向分布即元素的含量随样品深度的变化关系。 右图3是典型的深度分布曲线纵坐标表征元素的相对含量横坐标表征样品的深度。元素的深度分布曲线可以展示元素在深度方向上元素的含 量变化即浓度梯度。据此可以判断元素在纵 深方向上分布是否均匀以及浓度梯度是否符合预期。除此之外元素的深度分布曲线还可展示各个膜 层的厚度以不同厚度的膜层中元素的相对含量 以及界面处元素分布的分布情况判断界面处有无交互扩散、元素迁移杂质污染等现象是研究材料界面性能的主要手段。图3是典型的深度分布曲线对于不同的材料进行深度剖析时一定要选择合适的溅射条件其中包括选择合适的离子源如ArC60还是 GCIB对于一般的金属极其氧化物建议使用Ar离子源对于有机物薄膜的溅射建议使用C60或GCIB源 另外还需要选定溅射源的入射能量一般而言入射能量越高溅射速率越快但是造成界面处的原子混合 越严重深度分辨率也就越差。结语X-射线光电子能谱XPS的深度分析功能拓展了XPS的应用功能除了可以表征样品表面分析的成分也 可在纵深方向上给出材料中的元素分布状况。