1、XPS原始數(shù)據(jù)處理（含分峰擬合）1 . XPS高分辨譜可以拿到什么數(shù)據(jù)？般而言，大家在做高分辨譜的時候，是期望看到表面某些元素的電子結(jié)構(gòu)信息,判斷該元素的化學態(tài)以及所處的化學環(huán)境等等，進而說明樣品的表面結(jié)構(gòu)或其變化。故此，XPS的高分辨一定是有針對性的，所要測的元素也是大家很明了的。在上一期我們說過，對于絕緣體或者半導(dǎo)體而言，具有荷電效應(yīng)，因此除了大家想要測的元素之外，一般測試的時候還需要測一個C的高分辨譜，用于荷電校正。國內(nèi)像XPS這樣的大型儀器一般都有專人進行測試，因此我們所得到的原始數(shù)據(jù)股為xls文件。下圖所示為PbO的XPS原始數(shù)據(jù)，除了 Pb O之外，還有C的高分辨譜以及各元素的半定

2、量分析結(jié)果。4 F6 7 T g 10 11AxisEnergyElements201C:tralningliufuMiscExperi*entBlOObXOl號Scain.VGD131415161718190212223242526272829303132Einding Energy () eV對于某一特定元米的高分辨語.關(guān)鍵的敷據(jù)看兩列.一列是結(jié)合能（Binding Energy） 一列是錯峰強度（迎n拄）、/Ols Scan5 Scars. 50 2 3, 650(jmi CAE 30 00 IObV15OE+05-II O0E+05 -50OE+04 0O0E*00-54 5 540

3、535530Binding Energy (bV)每一頁代表著一種元素的高分辨譜,， pe&k table給出的是半定量結(jié)果數(shù)提表彳 ，01s1 Scan, Cl# 3獻了 Pb4f Scan*Counts / s545,08554 B3, 79E557 B6. |544, B855247.2544, 7854363. 654包 G854709. 8544. 5855383.2544, 4854319. 3544, 3854745.6544. 2B54909. 5544.185511B.1544+ 0854741.7543. 9854453. B543.8853956.6543. 78 543

4、+68 Pi43 SR53763.4.別您第2 .荷電校正拿到XPS高分辨譜，第一步是要進行荷電校正，得到準確的結(jié)合能數(shù)據(jù)。那么如何進行校正呢？上一期分享中我們已經(jīng)說過，荷電校正一般將外來污染碳（284.8eV）作為基準。具體如何操作呢?1） .計算荷電校正值。具體操作：將C1s的數(shù)據(jù)復(fù)制到origin中，做成曲線圖，并通過數(shù)據(jù)讀取工具來識別C1s譜中的峰值坐標（主要是結(jié)合能）以下圖為例，C1s的結(jié)合能為284.5 eV,而外來污染碳的標準值為284.8 eV,因 此，荷電校正值為284.8-284.5 eV=0.3 eV 。也就是說，此次測試的這個樣品，所有 元素的結(jié)合能均需要+0.3 eV

5、作為荷電校正從而得到準確的結(jié)合能值。補充說明：對于樣品中本身就含碳的樣品，采用C1s來進行荷電校正的時候一定要小心。如果樣品本身導(dǎo)電，實際上可以不用荷電校正。如果樣品本身導(dǎo)電性較差， 而樣品中又含碳，那么需要對樣品進行分峰，分峰之后找到外來污染碳的譜峰，將 其作為基準進行校正才是準確的（并不是哪個峰最強就將其作為基準）。實際上， 荷電校正值一般不會超過0.5 eV.如果本身含碳，也可以采用噴金的方法，以 Au4f7/2（84.0 eV）作為基準來進行荷電校正。2） .對每一個高分辨譜進行荷電校正具體操作：將各元素的元素數(shù)據(jù)（結(jié)合能與譜線強度）拷貝到 origin中，以結(jié)合能 為X軸，譜線強度為

6、Y軸，將X軸加上荷電校正值對其進行荷電校正。下圖所示為具體操作（荷電校正值為上面所算的0.3 eV）:1,符數(shù)據(jù)拷貝到origin中， 結(jié)合能為X軸，譜峰強度為 Y軸結(jié)合能譜峰強度UHM &hYsWH.!.hm I I3.設(shè)置CH A)_=lCoHA)+0. 3, 然后點擊0K即可/2.選中雉合能這一列，點擊鼠標右鍵, 在彈出來的菜單中點擊占et column values295294. 95294, 9294, 85294, 3294, 752944 729% 6529% 613140 1 2970 12805 12B10 12590 13135 13185 133801344 rl經(jīng)過這樣

7、的操作之后,origin的表中所顯示的就是校正過之后的結(jié)合能與譜峰強度。3.數(shù)據(jù)分析高分辨譜經(jīng)過分峰擬合之后，就可以用來確定元素的化學態(tài)了，或者通過反應(yīng)前后樣品的高分辨譜圖對比來得到其表面電子結(jié)構(gòu)的變化信息等等。相關(guān)內(nèi)容上期已經(jīng)討論過了，這里不再重復(fù)。今天的重點是XPS高分辨譜的分峰擬合。XPS peaks分峰擬合第一步：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為txt格式具體操作：將荷電校正過之后的數(shù)據(jù)拷貝到一個新建的txt文件中翳一行宜耗以般據(jù)開始.居面 不能看空行5 5 5 5 0 0 07 4 5 6 5 8 5 06578663222222 1* 1- T- 1A5 5 5 5 43322115.6LH5L65-

8、5,5.5 777777TTT 222222222最后一行五提以-數(shù)據(jù)練來. 后面也不能有空行匚關(guān)鍵點：第一行要直接以數(shù)據(jù)開始，最后一行以數(shù)據(jù)結(jié)束，不能有空行或其他文字, 否則將無法導(dǎo)入XPSpeak 4.1軟件中。第二步：利用XPS peak軟件導(dǎo)入txt文件具體操作如下圖所示:Data- Import (ACS I I,在彈出的窗口中找到新盛的txt文檔，然后打開 KU4 KB:， Jha* tf.帽.曲 A TWU 詞，1歸施 iiiuNafAdm 1411bnaVMatn卬 sue m* CIOJMi- 9lr4ngimttwnqp Md* *w|4fl44div RQf Oc第三步：

9、建立基線具體操作：點擊菜單中Background,在彈出來的窗口中High BE和Low BE的數(shù)據(jù)是 自動讀取的，不需要改變Background type 一般選取 Shirley,基線的優(yōu)化主要靠 Shirley+Linear 的 Slope 來 實現(xiàn)，可以手動輸入數(shù)值，然后點擊 accept就可以看到基線了，如果覺得基線不是 特別好，可以通過改變Slope的值進行調(diào)整。第四步：加峰具體操作：點擊Add peak會彈出一個新窗口，在 Peak Type處選擇s、p、d、f等峰類型（根據(jù)需要來選，不影響分峰），S.O.S選0.在Poston處輸入希望的峰位，需固定時則點fix前小方框，同法還

10、可選半峰寬（FWHM、峰面積等。峰位置設(shè)置好之后，點擊accept添加該峰。叵同0 1 1口峰面枳同樣的方式，可以添加第二個峰。對于 p,d,f軌道而言，譜線都有裂分，裂分的峰之 間存在一定的關(guān)系，需要特別注意，以下為常見規(guī)則：A.對于p、d、f等能級的次能級（如p3/2、p1/2,為簡便省略/2,簡稱為p3、p1） 強度比是一定的，p3:p1=2:1 ; d5:d3=3:2 , f7:f5=4:3 。在峰擬合過程中要遵循該規(guī) 則。如Pb4f中同一價態(tài)的Pb4f7和Pb4f5峰面積比應(yīng)為4:3。B.對于有能級分裂的能級（p、d、f）,分裂的兩個軌道間的距離也基本上是固定的.如 同一價態(tài)的 W4

11、f7和 W4f5之間的距離為2.15eV左右，Si2P3和Si2p1差值為1.1eV 左右，具體化學狀態(tài)下能級分裂的兩個軌道之間的距離會有不同。C.對于同一元素的裂分軌道而言，其半峰寬應(yīng)該盡量接近一致。對于同一儀器及儀器參數(shù)，各數(shù)據(jù)的GL高斯-洛倫茲比應(yīng)保持一致（一般直接采用默認值80）具體操作：以峰面積為例，peak 1和peak 0分別對應(yīng)Pb 4f軌道的兩個裂分能級（對 應(yīng)f5和f7）,那么兩者之間的峰面積存在數(shù)量關(guān)系f7:f5=4:3. 如何設(shè)置？點擊Area 下的 Constraints,在彈出的窗口中，勾上Use前的方框，然后構(gòu)建關(guān)系式 Peak 1=Peak 0*0.75. 然后

12、點擊OK設(shè)置完畢。類似的Peak1和Peak 0之間的Position間距也可以設(shè)置PHiclPeak Tmw 5 s o s-| 0Poiirwit也好 J FhX 1 JI.5W Y.4420.143Region ReDi%payf困 Region 1_ dita Hjckqrcurd Add Petsk pArametersi OptimiseFWHM口 Fh Optrtiiie .， ConftidfntiAre*翡;8 | Fix _gphmcaunt herPeaktziu Gaaiiiia (0:C. 100:L | H Fh OplMiii | 11 CMlriihU |141

13、015101150-Isymmeln (TS4, for 5 mmetn)Actual FliAHM：OptAia Pe4iRbOiawDelete Peak Cancci AptnpBiffiXPSRcpQBLimits of Search Range0 Ji=，=- H 1 I,設(shè)置好它們之間的數(shù)量關(guān)同樣的方式，可以添加peak 2和peak 3 （為另一對峰）系等。然后點擊Optimise All（可以多次點擊進行優(yōu)化），得到一個初步的分峰結(jié)果。如下圖所示第五步：手動修正在此基礎(chǔ)上，手動調(diào)節(jié)峰的面積，半峰寬等參數(shù)，盡可能讓擬合出來的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)重合。在設(shè)置參數(shù)的過程中，請謹記上面所述 A,B,C等分峰規(guī)則。具體操作：分別點另一個窗口中的Rigion Peaks下方的0、1、2等可看每個峰的參 數(shù)，此時XP湃中變紅的為被選中的峰。在彈出來的參數(shù)窗口中調(diào)整峰位置， 半峰寬, 峰面積等參數(shù)，然后點擊accept o反復(fù)調(diào)節(jié)，盡可能讓擬合出來的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù) 重合。第六步：擬合數(shù)據(jù)保存與導(dǎo)出擬合完畢之后，點擊XPSpeak processing 中的Save XPS將擬