【摘要】 为了设计和开发最有效的材料，对材料特性的彻底了解通常是至关重要的，尤其是在形成功能材料和它们将作用的材料或物质之间相互作用边界的材料表面

为了设计和开发最有效的材料，对材料特性的彻底了解通常是至关重要的，尤其是在形成功能材料和它们将作用的材料或物质之间相互作用边界的材料表面。X射线光电子能谱（XPS）在材料科学领域的可用于探测材料表面的元素、电子和化学特性。通过XPS探索Z维成分梯度的另一种方法是使用破坏性轰击技术。这通常涉及离子束（最常见的是Ar），其中可以调节加速电压、电流和光栅尺寸，以便通过与离子的碰撞来控制表面原子的去除，在蚀刻过程中以规则的间隔获得快照光谱（此时离子束被关闭）允许构建深度轮廓，其中元素或化学状态可以被绘制为总溅射时间的函数；将数据转换为深度轮廓需要对所研究材料的蚀刻速率进行估计。

 

Holm等人通过实验证明，原始和镁化V2O5阴极的XPS深度剖面组成测量表明碳、氧、钒、锡和镁的相对含量是总离子轰击时间的函数[1]。

 

离子轰击溅射的另一个主要问题是，它在应用于有机材料时受到限制，因为聚合物的离子蚀刻会导致显著的化学降解。然而，其中使用电离的多原子团簇代替单个离子的气体团簇离子源/束（GCIS/GCIB）的出现由于多次二次碰撞事件导致了更稳定的蚀刻坑，并且对有机分子表现出最小的损伤，

 

Smith等人已经记录了低至7 nm的深度分辨率，并且可以通过使用旋转样品台和减少X射线通量来容易地提高深度分辨率，因为暴露在X射线下也会降低蚀刻过程的稳定性[2]。深度分辨率的进一步提高为xps在深度剖析方面有了更广泛的应用。

 

[1] R. Holm and S. Storp , ESCA studies on changes in surface composition under ion bombardment, Appl. Phys., 1977, 12 , 101 —112

[2] E. F. Smith , J. D. Counsell , J. Bailey , J. S. Sharp , M. R. Alexander , A. G. Shard and D. J. Scurr , Sample rotation improves gas cluster sputter depth profiling of polymers, Surf. Interface Anal., 2017, 49 , 953 —959

 

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