用Thermo Scie欧洲杯足球竞彩ntific Nexsa x射线光电子能谱(XPS)系统研究二维材料

在这次采访中，赛默飞世尔市场经理Tim Nunney讲述了Thermo Scientific™Nexsa™表面分析系统的能力，以及如何使用它来洞察2D材料。欧洲杯足球竞彩

你能介绍一下你自己和Nexsa吗?

我叫Tim Nunney，是赛默飞世尔科技公司表面分析产品的市场经理。我将讨论如何使用x射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱在我们的新Thermo Scientific Nexsa表面分析系统这可以为二维材料的分析提供新的见解。欧洲杯足球竞彩

Nexsa是我们最新的表面分析仪器。它主要是利用x射线光电子能谱分析材料表面化学的XPS系统。欧洲杯足球竞彩它也有能力使用其他互补技术，如紫外光电子能谱、离子散射能谱或反射电子能量损失能谱。

该仪器的一个新特点是能够进行拉曼光谱分析。

XPS是什么?

XPS可以让你了解材料表面的元素和化学组成。

它的工作原理是发出一束x射线，软x射线和铝的K-alpha点击，这可以很容易地单色，以提供良好的能量分辨率。当这个表面被x射线束照射时，光电子从样品中发射出来。

这些光电子所具有的动能取决于元素及其电子构型——光电子所来自的轨道。它还取决于电子来自的原子的化学状态。与原子结合的任何其他元素的影响也会改变动能，而动能是被少量测量的。

通过使用一个非常简单的方程，我们可以计算出光电子在原子中的结合能。由此，我们可以确定元素和物质的化学状态。

我们检测到的信号与样品中存在的物质的数量直接相关，因此通过测量光谱和我们检测到的峰的面积，我们可以了解材料表面的组成。

XPS允许我们了解表面化学并量化它。像成像XPS这样的技术也可以用于将样品移动到x射线束下，这样就可以通过收集每个像素的光谱来生成图像。

想了解更多关于XPS的基础知识，你可以在xpssimplified.com网站上观看热科学在线研讨会。

也可以进行深度剖析，我们使用离子束从样品中移除材料，并深入到表面，以了解界面上的化学变化以及何时进入材料的主体。

x射线光电子能谱仪(XPS)系统

Nexsa还提供哪些其他分析技术?

除了XPS, Nexsa还提供四种其他分析技术。它们是拉曼光谱、紫外光电子光谱、反射电子能量损失光谱和离子散射光谱。

紫外光光电子能谱(UPS)与XPS非常相似，但它使用紫外光光子而不是x射线光子来激发光电子。UPS通常用于分析材料中的价键。

反射电子能量损失谱或REELS被用来观察能带结构和能带隙，也可以用来探测氢，这是XPS无法做到的。

离子散射光谱(ISS)，有时也被称为低能离子散射(LEIS)，是非常表面敏感的，而XPS中的信息来自材料的外部10纳米。

国际空间站观察的是第一层原子层，所以这对于观察超薄膜的组成非常有用。例如，用于观察ALD过程中层是如何形成的，或观察材料从块体移动到表面时是如何发生分离的。欧洲杯足球竞彩

所有这些技术都可以作为选项添加到Nexsa仪器中。

拉曼光谱如何与XPS一起分析二维材料?欧洲杯足球竞彩

在拉曼光谱中，用激光照射样品。然后观察从该物质散射回来的光，以便分析能量损失。在某些方面，这与我们对reel和国际空间站所做的类似。

大部分被散射回来的光没有损失能量，这就是所谓的瑞利散射。这个被过滤掉了。然而，在通过拉曼散射过程失去能量的光子中，每10000个左右就有一个被收集起来并产生光谱。

实验上，将小尺寸iXR光谱仪集成到系统中。在样品上获得的束斑大约在10微米左右，这与最小的束斑非常相似x射线光斑大小可以在Nexsa上得到也就是10微米。

x射线光电子能谱仪(XPS)系统

x射线束和拉曼激光可以有不同的颜色，这样我们就可以看到区域的匹配程度。这为分析提供了很好的XY位置重合，并允许我们使用这两种技术来分析相同的位置。

激光光栅和阻塞滤波器也很容易切换到另一个激光波长。这个系统有三种波长的激光可用。该系统使您能够在波长之间快速切换，并使用对您的分析最有用的辐射。

如何使用拉曼光谱和XPS来分析氮化硼?

以二维氮化硼材料分析为例，其目的是查看化学成分，任何可能存在的表面污染，并确认材料的结构。

氮化硼的XPS拉曼光谱分析表明，六方氮化硼是由sp2键合的硼和氮组成的纳米薄片。它类似于石墨烯，预计会有类似的六方结构。

对沉积在铜基板上的一层进行检查，以了解是否形成了氮化硼，以及氮化硼的形成形式是否正确——是六边形的还是立方的。

首先，XPS可以用来识别表面是否有任何氮化物存在，并确定其位置。这被称为SnapMap，一种快速的XPS地表地图。它使我们可以看到是否有氮化物的前体存在或实际形成氮化物。

可以从不同的区域提取光谱，而不同颜色的区域允许识别有机氮残留未转变为氮化物，并形成氮化物。获得的图像被用作进一步分析的指南。

下一步是查看在已确定的两个区域中出现了哪些元素。将发现氮化物的地区和未发现氮化物的地区按检测到的元素进行比较。在这个例子中，硼可以在我们检测到氮的地方被检测到。然而，在看不到氮的地方，硼是检测不到的。

通过XPS查看硼和氮区域的高分辨率扫描，可以分析化学成分，并可以看到定量的数量。可以看到一个强硼峰和一个强氮峰。然而，有时可能会有氧化膜导致一些表面氮氧硼除了氮化硼存在。

拉曼光谱可以用来收集数据。在这种情况下，氮化硼存在的区域的峰对应于氮化硼的六角形——如果有任何立方氮化硼存在，那么在预期的位置上没有峰。

这将允许识别材料的结构以及从XPS获得的表面化学信息。通过协调使用这两种技术，就可以做到这一点，而不必四处寻找相同的位置，并从一个乐器移动到另一个。

通过在同一个平台上使用这两种技术，可以同时分析相同的位置，从而对材料有一个全面的了解。

x射线光电子能谱仪(XPS)系统

如何使用拉曼光谱和XPS分析二硫化钼?

另一个有用的例子是沉积在硅片上的二硫化钼样品，其中二硫化钼薄片分布在硅片的表面。使用Nexsa的SnapMap功能，在收集已识别点的XPS光谱之前，可以看到和识别有薄片和没有薄片的区域。

利用拉曼光谱，可以观察到与二硫化钼相对应的峰。在这里，有一个分裂的两个峰检测，这是指示层的数量，这是存在的。

在散装样品上，在25波数左右可以看到两个峰之间的分裂，而在本例中的位置上，在18波数左右有一个分裂，这只对应于一层或两层二硫化钼。

可以查看样本上的另一个区域，以便查看差异。在本例中，上面的SnapMap中似乎有更多的内容。在这个例子中获得的图像似乎对应于二硫化钼层厚度的增加，这是在拉曼光谱中看到的两个峰之间的分裂。

在上层也有更多的氧化。其中一个峰值表明检测到氧化钼，这与该区域中出现的膜的额外表面氧化相对应，与我们最初观察的区域相比。

对蒂姆•伦尼

Tim Nunney博士是热科学表面分析(x射线光电子能谱)和微量分析(EDS, WDS和EBSD)产品线的市场经理。他的职责涉及产品营销的所有方面，包括附带开发、客户评估、产品开发和商业支持。自2004年以来，他一直任职于Thermo Fisher Scientific，此前担任应用科学家和运营组的职位。在加入Thermo Fisher Scientific之前，Tim在南安普顿大学担任博士后研究员，研究金属表面的分子离解动力学。他在利物浦大学完成了表面科学博士学位，使用反射吸收红外光谱(欧洲杯线上买球RAIRS)和XPS研究过渡金属表面上甲胺的表面催化分解。