界面俄歇電子譜峰形分析

界面研究的一個(gè)基本方面，是探討界面原子和化學(xué)態(tài)和電子態(tài)。它包括不同元素原子間的成鍵狀況和局域電子態(tài)，在各種電子能譜中，只有俄歇電子譜因其俄歇電子出射過(guò)程的高度局域性而可以得到界面各個(gè)深度剖面的上述信息。我們發(fā)展了俄歇電子譜的譜峰數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，并輔以因子分析（Factor analysis）法，得到了半導(dǎo)體元素原子間成鍵信息和價(jià)電荷轉(zhuǎn)移量，此項(xiàng)研究結(jié)果有推廣普遍意義，以GaAs/Si為例 ，發(fā)現(xiàn)界面處Si 有兩種化學(xué)態(tài)。一部份Si原子與As原子鍵合，并有0.3個(gè)P電子轉(zhuǎn)移至As原子上，它的局域電子態(tài)密度幅值明顯下降。而其他Si原子則保持純?cè)豐i-Si鍵 。Ga不與Si成鍵。上述研究為美國(guó)寫稿人評(píng)述為新結(jié)果。多個(gè)國(guó)家來(lái)函索文。

俄歇電子譜 是俄歇電子信號(hào) N(E)隨其動(dòng)能 E的分布。有兩種表達(dá)方式，分別為直接譜和微分譜。

俄歇電子直接譜 N(E)～ E

對(duì)于直接譜而言，此時(shí)俄歇電子信號(hào) N(E)以背景之上的俄歇電子峰的高度或俄歇峰所覆蓋的面積表示。譜圖保留了豐富的化學(xué)信息，隨著弱信號(hào)測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步和高能量分辨俄歇電子譜儀的應(yīng)用，此種測(cè)量方式日益受到重視。

俄歇電子微分譜 dN(E)/dE ～ E

在微分譜中，dN(E)/dE 為俄歇電子信號(hào)對(duì)能量的一次微分，此時(shí)俄歇電子信號(hào)強(qiáng)度以微分譜的正、負(fù)峰的峰與峰的高度差表示，常稱為峰-峰值。

當(dāng)一束單色能量的電子束入射某樣品時(shí)，則從該樣品發(fā)射出具有不同能量的出射電子。出射電子按其能量分布的曲線有如下特征：在入射電子能量處有一尖銳的峰稱彈性反射峰。在0 ～ 50eV 處有一寬峰 ,它是由入射電子經(jīng)多次非彈性散射的二次電子組成。在上述兩者之間存在著十分微弱的，疊加于背景信號(hào)上的小峰，其中包含有俄歇電子的信號(hào)。俄歇電子的發(fā)射過(guò)程是一種激發(fā)態(tài)電離原子的非輻射的退激發(fā)過(guò)程。對(duì)固體樣品而言，俄歇電子發(fā)射過(guò)程如下（如圖1），當(dāng)有外來(lái)輻射、即入射電子束(大多數(shù)實(shí)用情況)或 X 射線(個(gè)別情況)作用樣品時(shí),一個(gè)電子從原子內(nèi)殼層軌道(K)出射(電離)，其留下的空位立即被較外殼層(L₁)的電子填充 , 在此過(guò)程中多余的能量可以通過(guò)發(fā)射特征 X 射線釋放(熒光過(guò)程)，或交給另一殼層軌道(L₂,₃₎上的電子 ,使其從原子出射 。此即為俄歇躍遷過(guò)程，其出射的電子稱俄歇電子。

因?yàn)槎硇娮拥哪芰?E_K 是由相應(yīng)的三個(gè)能級(jí)的電子結(jié)合能決定的, 而后者是代表元素原子種類特征，因此原則上測(cè)得 E_K 即可判定元素之種類，關(guān)鍵是要測(cè)出俄歇電子N(E)隨能量(E)的分布，即N(E)～ E 曲線, 或稱為俄歇譜。俄歇譜可以由一個(gè)或多個(gè)俄歇峰組成, 每個(gè)俄歇峰對(duì)應(yīng)每一個(gè)特定的俄歇躍遷過(guò)程 。用以測(cè)錄俄歇譜的設(shè)備為俄歇(電子)譜儀。在實(shí)際工作中 , 以測(cè)錄的俄歇譜和標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)提供的圖譜，通過(guò)一定的方法，以判定原子的種類和濃度。

俄歇電子能譜儀，是根據(jù)分析俄歇電子的基本特性所得到材料有關(guān)表層化學(xué)成分的定性或定量信息的儀器。主要應(yīng)用于表層輕微元素分析。今年來(lái)，由于超高真空（