使用Thermo Sci亚博网站下载entific Nexsa X射线光电子光谱仪研究2D材料

在这次采访中，Timnney Timnney Timnney Thinalo Fisher营销经理讲述了Thermo Scientific™Nexsa™表面分析系统的能力，以及如何使用它来深入了解2D材料。亚博网站下载

请你介绍自己和Nexsa？

我叫Tim Nunney，是赛默飞世尔科技公司表面分析产品的市场部经理。我将讨论如何使用x射线光电子能谱(XPS)与拉曼光谱在我们的新热科学Nexsa表面分析系统这可以对2D材料的分析提供新的洞察。亚博网站下载

Nexsa是我们最新的表面分析仪器。它主要是一个XPS系统，利用x射线光电子能谱分析材料的表面化学。亚博网站下载它也有能力使用其他补充技术，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。

仪器的新颖特征是执行拉曼光谱的能力。

XPS是什么?

XPS允许您了解材料表面的元素和化学成分。

它的工作原理是发出一束x射线，软x射线和铝K-alpha点击，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射线照射时，光电子从样品中发射出来。

这些光电子拥有的动能取决于元素及其电子构型——光电子产生的轨道。它也依赖于电子所在原子的化学状态。与该原子结合的任何其他元素的影响也会改变动能，这种动能是用少量测量出来的。

通过使用非常简单的等式，我们可以计算光电子在原子内的绑定能量。从中，我们可以确定材料的元素和化学状态。

我们检测的信号与样品中存在的材料量直接相关，因此通过测量我们检测到的峰的光谱和面积，我们可以理解材料表面的组成。

XPS允许我们了解表面化学并量化。也可以通过在X射线束下方移动样品来使用诸如成像XP的技术，以便通过收集每个像素来产生图像。

有关XPS基础知识的更多信息，您可以在XPSSimplificy.com网站上观看按需Thermo Sciencific网络研讨会。

深度分析也可以进行，我们使用离子束从样品中去除材料，并深入到表面，以了解界面的化学变化以及当进入材料的大部分时。

Nexsa X射线光电子光谱仪（XPS）系统

Nexsa还提供哪些分析技术?

除了XPS, Nexsa还提供其他四种分析技术。这些是拉曼光谱，紫外光电子光谱，反射电子能量损失光谱，离子散射光谱。

UV光电子能谱(UPS)与XPS非常相似，但它使用UV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。

反射电子能量损失光谱学(REELS)可以用来观察能带结构和带隙，也可以用来检测氢，这是XPS无法做到的。

离子散射光谱(ISS)，有时被称为低能离子散射(LEIS)，是极其敏感的表面，而XPS中的信息来自材料的外部10纳米。

ISS看起来是第一个原子层，因此它对于看超薄薄膜组成非常有用。例如，为了查看层数通过ALD过程建立层，或者看看从从散装到表面移动的材料发生的拆卸方式。亚博网站下载

所有这些技术都可以作为Nexsa仪器的选项。

拉曼光谱如何与XPS结合分析二维材料?亚博网站下载

在拉曼光谱学中，用激光照射样品。然后观察从该物质散射回来的光，以分析能量损失。在某些方面，它类似于我们对REELS和ISS所做的。

散射背部的大部分光不会失去能量，并且是所谓的瑞利散射。这被筛选出来。然而，收集通过拉曼散射过程失去能量的10,000左右的光子并产生频谱。

实验上，小型IXR光谱仪集成在系统上。在样品上获得的光束点约为约10微米，与最小的相似可以在Nexsa上获得的x射线光斑大小，这是10微米。

Nexsa X射线光电子光谱仪（XPS）系统

X射线束和拉曼激光器可以不同地着色，以便我们可以看到区域的匹配程度。这使我们对分析的XY地位具有良好的巧合，并允许我们使用两种技术分析相同的位置。

激光光栅和阻挡滤光片也很容易切换到另一个激光波长。有三种激光波长可用于这个系统。该系统使您能够快速交换波长和使用哪个辐射对您的分析最有用。

如何用XPS拉曼光谱分析氮化硼?

以二维材料氮化硼分析为例，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，六方态氮化硼由sp2键结合的硼和氮纳米片组成。它类似于石墨烯，预计具有类似的六方结构。

研究人员对沉积在铜衬底上的一层进行了检查，以了解氮化硼是否被制成，以及氮化硼是否以正确的形式制成——六角形而非立方形。

首先，XPS可用于识别表面是否存在氮化物存在并确定其位置。这称为SnapMap，Scape的快速XPS映射。它允许我们看看是否存在氮化物存在的前体或实际的氮化物形成。

光谱可以从不同的区域提取，不同颜色的区域允许鉴别有机氮的残留物不变为氮化物，并形成氮化物。得到的图像用于指导进一步的分析。

下一步是查看已标识的两个区域中存在哪些元素。在发现氮的地区和没有发现氮的地区就检测到的元素进行比较。在这个例子中，硼可以在我们发现氮的地方被发现。然而，在没有氮的地区，硼没有被发现。

通过XPS对硼和氮区域的高分辨率扫描，可以分析化学和定量的数量。可以看到硼的强峰和氮的强峰。然而，有时膜的氧化作用会导致表面除氮化硼外还存在一些氮氧化硼。

拉曼光谱可以用来收集数据。在这种情况下，氮化硼被识别为存在的区域的峰值对应于氮化硼的六方形式——如果存在任何立方形式的氮化硼，在该位置没有预期的峰值。

这将允许鉴定材料的结构以及XPS获得的表面化学信息。通过使用这两种技术在一起，可以做到这一点，而不必到处寻找相同的位置，并从一个乐器到另一个。

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，从而对材料有一个充分的了解。

Nexsa X射线光电子光谱仪（XPS）系统

如何用XPS拉曼光谱分析二硫化钼?

另一个有用的例子是沉积在硅晶片上的钼二硫化物样品的实例，其中存在分布在晶片表面上的二硫化钼的薄片。使用Nexsa的SnapMap功能在从已确定的点收集XPS光谱之前，可以看到和识别出薄片存在和没有薄片的区域。

使用拉曼，可以看一下对应于二硫化钼的峰。这里，检测到两个峰的分裂，这表示存在的层数。

在块状样品上，在25波数处可以看到两个峰之间的分裂，而在这个例子中，在18波数处有一个分裂，这只对应于一或两层二硫化钼。

可以查看样品上的另一个区域以便看到变化。在此示例中，上部SnapMap中看起来更大。在该示例中获得的图像似乎对应于钼二硫化钼层厚度的增加，这被视为在拉曼光谱中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，这与我们观察的初始区域相比，该区域出现了一些额外的膜表面氧化。

关于Tim Nunney.

蒂姆努尼博士是热科学表面分析（X射线光电子能谱）和微显分（EDS，WDS和EBSD）产品系列的营销经理。他的角色涉及产品营销的所有方面，包括抵押开发，客户评估，产品开发和商业支持。自2004年以来，他一直在拥有Thermo Fisher Scientific，以前将职位作为应用科学家，以及在运营组。在加入Thermo Fisher Scientific之前，蒂姆曾担任南安普敦大学的博士后研究院，调查金属表面上的分子解离的动态。他在利物浦大学完成了表面科学的博士学位，使用反射吸收红外光谱亚博老虎机网登录（距离）和XPS研究过渡金属表面上甲胺的表面催化分解。