Рентгенофотоэлектронная и ОЖЕ-спектроскопия в исследованиях поверхности твердого тела

Abstract

В статье описаны физические принципы фотоэлектронной рентгеновской и ультрафиолетовой спектроскопии и спектроскопии Оже-электронов. Рассмотрено распре­деление по кинетической энергии электронов, образующихся в результате внешнего фотоэффекта, и электронов, покидающих атом при релаксации начального состояния его остовной оболочки. Обсуждаются явления, определяющие форму, тонкую структуру, а также интенсивность спектральных линий. Подробно анализируются возможности качественного и количественного анализа атомного состава молекулярных систем, «ложные линии», химические сдвиги линий остовных уровней атомов, находящихся в различном химическом окружении. Анализ положения таких линий позволяет установить химический состав поверхности твердого тела и приповерхностной области. Надлежащее внимание уделено квантовохимическим методам нахождения энергии уровней остовных состояний и плотности одноэлектронных уровней валентных состояний, а также подходам, развитым для сравнения экспериментально полученных спектров фотоэлектронной рентгеновской и ультрафиолетовой спектроскопии и спектроскопии Оже-электронов с теоретически рассчитанными.

The paper describes the physical principles of X-ray photoelectron and ultraviolet spectroscopy and Auger electron spectroscopy. We consider the distribution of the kinetic energy of the electrons formed as a result of the external photoelectric effect, and electrons leaves the atom with the relaxation of the initial state of its core-shell. We discuss the phenomena that determine the shape, the fine structure and the intensity of the spectral lines. Analyzed in detail the possibility of qualitative and quantitative analysis of the atomic composition, "false line", the chemical shifts of the lines of the core levels of atoms in different chemical environments. Analysis of these lines allows the chemical composition of the solid surface and near-surface region. Proper attention is paid to quantum-chemical methods of finding the energy levels of core states and density of states of the valence-electron levels and approaches developed to compare the experimentally obtained spectra of X-ray photoelectron and ultraviolet spectroscopy and Auger electron spectroscopy and theoretical calculations.

У статті описані фізичні принципи фотоелектронної рентгенівської та ультрафіолетової спектроскопії і спектроскопії Оже-електронів. Розглянуто розподіл по кінетичної енергії електронів, що утворюються в результаті зовнішнього фотоефекту, і електронів, які залишають атом при релаксації початкового стану його остовної оболонки. Обговорюються явища, що визначають форму, тонку структуру, а також інтенсивність спектральних ліній. Детально аналізуються можливості якісного та кількісного аналізу атомного складу, «помилкові лінії», хімічні зсуви ліній остовних рівнів атомів, що знаходяться в різному хімічному оточенні. Аналіз положення таких ліній дозволяє встановити хімічний склад поверхні твердого тіла і приповерхневої області. Належна увага приділена квантовохімічним методам знаходження енергії рівнів остівних станів і густини одноелектронних рівнів валентних станів, а також підходам, розвиненим для порівняння експериментально отриманих спектрів фотоелектронної рентгенівської та ультрафіолетової спектроскопії і спектроскопії Оже-електронів з теоретично розрахованими.