Page 40 - 理化检验-物理分册2025年第三期

侯 瑶，等： X射线光电子能谱测试参数对CaF 2 氧元素含量测试结果的影响

所提供。 图5可知：CaF 2 和Al 2 O 3 表面刻蚀100 s后，O元素质
2.2.1 刻蚀后停顿时间对氧含量测试结果的影响 量分数随停顿时间的延长分别从3.5%增加至4.3%、
设置氩离子束能量为1 keV、O的精细谱扫描顺 从58.2%增加至58.5%，表明对于非氧化物和氧化
序为1，分析CaF 2 和Al 2 O 3 试样表面O元素质量分数 物材料，表面吸附残余气体的含量随刻蚀后停顿时
随刻蚀后停顿时间的变化，测试结果如图5所示。由 间的延长而增加。

图 5 CaF 2 和 Al 2 O 3 试样表面 O 元素质量分数随刻蚀后停顿时间的变化
2.2.2 刻蚀后扫描顺序对氧元素含量测试结果的 谱线在 531.8 eV和 528.8 eV处存在两个明显特征
影响 峰，氧元素质量分数为3.4%。此时531.8 eV处特征
设置氩离子束能量为 1 keV、刻蚀后停顿时间 峰由CaF 2 表面缺陷吸附水中的羟基引起，528.8 eV
为0 s，分析刻蚀50，100，150 s后CaF 2 和Al 2 O 3 试样 处特征峰由表面吸附残余氧气引起。当 O 元素的
表面氧元素含量随精细谱扫描顺序的变化。CaF 2 表 精细谱测试顺序为 1 时，O 1s 谱线仅在低结合能

面刻蚀后O 1s谱随扫描顺序的变化如图6所示。由 端 528.8 eV 处存在特征峰，且氧元素质量分数为
图6可知：当O元素的精细谱测试顺序为3时，O 1s 0.7%。
20 20
531.8 eV 50 s
528.8 eV 100 s 528.8 eV
18 50 s 18 150 s
100 s
相对强度/(×10 3 ) 16 相对强度/(×10 3 ) 16
150 s

14
14

12 12

524 526 528 530 532 534 536 538 540 524 526 528 530 532 534 536 538 540
结合能/eV 结合能/eV
(a) O 1s扫描顺序为3 (Ca 2p、F 1s、O 1s) (b) O 1s扫描顺序为1 (O 1s、Ca 2p、F 1s)
图 6 CaF 2 表面刻蚀后 O 1s 谱随扫描顺序的变化

O 1s扫描顺序不同时氧元素质量分数与刻蚀时 附环境中的残余气体 [12] 。氩离子刻蚀后获得新鲜
间的关系如图7所示。由图7可知：CaF 2 和Al 2 O 3 表 表面，残余气体在 CaF 2 和 Al 2 O 3 表面的吸附量随
面经过一次刻蚀去除表面污染物后，氧元素质量分 试样表面吸附时间的延长而增加。试样表面氧元
数达到稳定状态，氧元素质量分数在扫描顺序为1时 素的吸附时间取决于刻蚀后停顿时间和刻蚀后的
明显低于扫描顺序为3时。 扫描顺序，采集氧元素谱顺序不同同样会导致试
2.2.3 结果分析 样表面氧元素的吸附时间延长。因此，氧元素含
CaF 2 和 Al 2 O 3 是极性材料，表面活性强，易吸 量测试结果失真是由试样表面吸附测试环境中的

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