Spettroscopia fotoelettronica a raggi X

Panoramica

Fonte: Faisal Alamgir, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA

La spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS) è una tecnica che misura la composizione elementare, la formula empirica, lo stato chimico e lo stato elettronico degli elementi che esistono all'interno di un materiale. Gli spettri XPS si ottengono irradiando un materiale con un fascio di raggi X mentre contemporaneamente misurano l'energia cinetica e il numero di elettroni che fuoriescono dalla parte superiore di diversi nanometri del materiale analizzato (entro ~ i primi 10 nm, per le energie cinetiche tipiche degli elettroni). A causa del fatto che gli elettroni del segnale sfuggono prevalentemente all'interno dei primi nanometri del materiale, XPS è considerato una tecnica analitica di superficie.

La scoperta e l'applicazione dei principi fisici alla base di XPS o, come era noto in precedenza, spettroscopia elettronica per l'analisi chimica (ESCA), ha portato a due premi Nobel per la fisica. Il primo fu assegnato nel 1921 ad Albert Einstein per la sua spiegazione dell'effetto fotoelettrico nel 1905. L'effetto fotoelettrico è alla base del processo mediante il quale il segnale viene generato in XPS. Molto più tardi, Kai Siegbahn sviluppò ESCA basato su alcuni dei primi lavori di Innes, Moseley, Rawlinson e Robinson, e registrò, nel 1954, il primo spettro XPS ad alta risoluzione energetica di NaCl. Un'ulteriore dimostrazione della potenza di ESCA / XPS per l'analisi chimica, insieme allo sviluppo della strumentazione associata per la tecnica, ha portato al primo strumento XPS monocromatico commerciale nel 1969 e al Premio Nobel per la fisica nel 1981 a Siegbahn in riconoscimento dei suoi ampi sforzi per sviluppare la tecnica come strumento analitico.

Procedura

La procedura seguente si applica a uno strumento XPS specifico e al software associato e potrebbero verificarsi alcune variazioni quando vengono utilizzati altri strumenti.

  1. Il campione è un film sottile di Pt (3 strati atomici di spessore) coltivato su un singolo strato di grafene, che è supportato su un vetrino di silice commerciale (SiO2). Il grafene (che è un singolo strato di carbonio) è stato coltivato su Cu e poi trasferito sul substrato di vetro. Gli strati atomici di Pt sono stati poi depos

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Risultati

La figura 1 mostra uno spettro di indagine dal campione, mostrando chiaramente le emissioni di Pt, Si, C e O. Nella Figura 2,vediamo la scansione ad alta risoluzione dei picchi Pt 4f7/2 e4f 5/2 dal campione. Le energie di legame di ciascuno dei picchi di livello centrale possono essere confrontate con quelle che si trovano in database come quello gestito dal National Institute of Standards and Technology (NI

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Tags
X ray Photoelectron SpectroscopyXPSSurface ChemistryNon destructive TechniqueMaterial AnalysisX ray EnergyCore Shell ElectronBinding EnergiesChemical CompositionState Of The MaterialXPS SpectrumPhoton AbsorptionWork FunctionPhotoelectronsX ray SourcesAluminum K Alpha

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0:08

Overview

1:01

Principles of X-Ray Photoelectron Spectroscopy

3:01

Loading a Sample for Study

5:06

Collecting an XPS Spectrum

7:14

Results

7:48

Applications

8:52

Summary

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