在本文中，Thermo Scientific™的K-Alpha™x射线光电子能谱仪(XPS)系统被用于测量并绘制受损太阳能电池结构的工作函数。
部分结构是分层的，有三个明确定义的可见区域，每个区域具有不同的工作功能。将功函数图上的特征与表面的化学成分联系起来是可能的。
Thermo Scientific K-Alpha XPS。
介绍
在广泛的材料技术领域中，有效地控制材料的化学成亚博网站下载分和电性能是至关重要的。这种要求的一个很好的例子是太阳能电池的制造，在这种情况下太阳能电池是基于CIGS (Cu (In, Ga) Se2)．
该装置的结构还包括包含铟锡氧化物(ITO)、硫化镉和氧化锌的上电极。整个结构由铬层和钼层与钢基体隔开。
图1所示。通过CIGS设备的深度剖面。
图1中所示的实线表示从CIGS设备获得的剖面。图中的虚线说明了设备受损区域的剖面。这个剖面与设备的分层造成的损伤是一致的。
实验
功函数可以用光电子能谱仪按下列方式测量。
光谱是由整个光谱范围得到的。这允许在低结合能和高结合能下测量截止能量。通常有必要对样品进行偏置，以避免仪器工作功能的影响。
图2。部分测量光谱来自利用单色Al Kα辐射获得的金。
图2显示了用单色x射线源(Al Kα，光子能量1486.6 eV)从金中获得的测量光谱的两个极端。整个光谱被移动，使费米能级与0 eV结合能对齐。
接下来，测量高结合能截止点，并从已知的光子能量中减去(图2)，然后由截止点能量与光子能量的差值提供功函数。在此情况下，计算出5.1 eV的值，与洁净金的光电功函数吻合较好。
这种方法在很大程度上依赖光谱仪的精确校准和光子能量的正确认识。K-Alpha仪器具有内部标准样品(铜，银和金)，仪器可以使用它来自动校准XPS结合能量标度。
光子能量可以通过测量x射线诱导的俄歇峰在结合能尺度上的位置来验证，然后将其添加到俄歇光谱中特定峰的已知动能中。在校准过程中，K-Alpha通过使用仪器内置的铜样品自动做到这一点。
结果
图3显示了在K-Alpha的分析位置损坏的太阳能电池的实时光学视图。XPS分析在三个位置(图3)确认标记为“ITO”的区域基本上是完好无损的氧化铟锡。
图3。在K-Alpha的分析位置，器件上显示的受损太阳能电池的光学视图。
标记为“Ag”的区域主要是银，用作设备的电触点。第三个区域由钼和一些CIGS材料的残余组成。同样，这与设备的分层造成的损伤一致。
因此，可以绘制包含这三种材料的区域，从而构建工作功能图。亚博网站下载这种形式的地图如图5所示，x射线光斑大小为50µm。
工作函数图清楚地显示了示例的三个区域。这些地图是使用Thermo Scientific Avantage软件中的高级主成分分析(PCA)算法构建的，该软件是K-Alpha的标准。
图4。XPS光谱的截点区域分别来自样品的三个区域。
图5。根据k - α功函数值，使用50 μm x射线光斑的样品的功函数图显示在图像上。
总结
通过上面的例子可以看出，工作函数可以快速准确地测量K-Alpha。此外，当主成分分析应用于光谱时，可以在样本表面绘制功函数。
致谢
由Paul Mack, Ti亚博网站下载m Nunney，和John Wolstenholme从Thermo Fisher Scientific原创的材料。
这些信息来源于赛默费雪科学公司提供的x射线光电子能谱(XPS)。亚博网站下载
有关此来源的更多信息，请访问Thermo Fisher Scientific - x射线光电子能谱(XPS)。