Science 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Science
标  题: 表面分析技术14－－－UPS
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Jun 25 18:16:56 2003)

UPS和XPS同样都是光电子谱，它主要用于表面电子态的分析。紫外光源的能量范围
是10eV到40eV。能量比较小，表面激发深度浅，光电子的逸出深度小，因此可以用
于表面电子态的分析。UPS有很窄的线宽，为0.01eV，分辨率高，可以测能带的精
细结构。紫外光子能量可以使一切固体材料的价电子激发，因此没有对应的窗口材
料，在大气中也容易被吸收，只能在真空中传播。而样品室中需极低压强，放电室
中需要极高压强，因此紫外光的传递使用了毛细管通道和差分排气系统。

UPS谱特点：UPS谱除了其他光电子谱的一些共同特点外，还有自己的独有的特点
1：振动与转动能谱：
    光电子在激发后，留下了一个离子，这个离子并不是处于基态，一般处于某个
振动或者转动的激发态，其振动转动能量为0.1-0.3eV，叠加在结合能峰上，如果
光源线宽大于0.1eV就不可以分辩出来了。
2：自旋－轨道耦合分裂
    自旋－轨道耦合产生了能级的精细结构，反映在UPS谱图上，就出现了双峰，
宽度为
delta E=3hc*alfa/2。
3：自电离谱
    自电离是类似于Auger的二级过程，在光子的作用下产生激发态，（而不是电
离，与Auger的区别），这个激发能量足够大可以使得其他电子发射，它可能有多
个终态，在谱图上的反映是一组小谱峰。
4：Jahn-Teller效应
    如果分子为全对称的，从简并轨道上去掉一个电子，就会破坏其对称性，而这
样的终态有多个。

ARPS，通常的谱图中，只考虑了出射粒子能量的大小（在全空间的积分），而没有
考虑到出射粒子在方向上的分布，这样就损失了粒子发射的角度信息。小角度收集
的时候，减弱了被测信号的强度，但同时也减弱了噪声的强度，因此有可能提高
SNR。ARUPS的一个非常重要用途就是可以用于测量样品的能带结构，光电发射遵从
三级过程，光电子从激发到跃迁出样品表面，在平行于样品表面的方向动量守恒，
在垂直方向则发生了动量交换。实验上可以测得光电子的终态能量，在各个角度测
量的能量分布与k有关，由此可以得到样品的能带结构。ARPS还可以测量波函数的
对称性和分子取向，但是其实验难度比较大。

UPS还在空态分布，表面能带弯曲以及表面能带分析处有很广的应用。

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