Chemické složení povrchů a povrchových oblastí tenkých vrstev mohou být studovány různými metodami, mezi kterými hrají významnou roli metody elektronových spektroskopií. Nejčastěji používané elektronově-spektroskopické metody analýzy povrchů jsou Augerova elektronová spektroskopie (AES – Auger Electron Spectroscopy) a rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS – X-ray Photoelectron Spectroscopy). Tyto metody se staly běžnou součástí vybavení laboratoří zabývajících se fyzikou pevné fáze a jsou používány i jako diagnostické metody ve výrobních procesech v oblastech špičkových technologií. Vedle výše zmíněných metod jsou používány i další metody, které jsou ale méně univerzální, a proto méně rozšířené. Jsou to fotoelektronová spektroskopie v ultrafialové oblasti (UPS - Ultraviolet Photelectron Spectroscopy), elektronová spektroskopie charakteristických ztrát ((HR)EELS - (High Resolution) Electron Energy Loss Spectroscopy) a v poslední době i spektroskopie elasticky rozptýlených elektronů (EPES - Elastic Peak Electron Spectroscopy).
Dalšími metodami založenými na difrakci elektronů, které poskytují informace zejména o krystalové struktuře povrchu a jeho morfologii, jsou difrakce elektronů s nízkou energií (LEED - Low-Energy Electron Diffraction) a difrakce elektronů s vysokou energií na odraz (RHEED - Reflection High-Energy Electron Diffraction ). Povrchem zde rozumíme tenkou vrstvu o tloušťce několika atomových vrstev dané hloubkou, ze které vyjdou elektrony nesoucí požadovanou informaci zpět z látky ven (v tomto případě elasticky rozptýlené elektrony). SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) je hmotnostní spektrometrií atomárních a molekulárních iontů, které jsou emitovány při bombardování povrchu pevné látky energetickými primárními částicemi (ionty nebo atomy). Proces, při kterém dochází k emisi atomárních a molekulárních částic v důsledku bombardování povrchu vzorku ionty, se nazývá odprašování.
Další metodou analýzy povrchů je spektroskopie rozptýlených iontů o nízkých energiích (ISS - Ion Scattering Spectroscopy). Termínem „nízká energie” se míní energie iontů v oblasti stovek eV až jednotek keV. V této spektroskopické metodě se měří energie a intenzity iontů, které se rozptýlily vlivem srážky s povrchy vzorků pevných látek, s cílem získat informaci o površích těchto vzorků z hlediska jejich prvkového složení i atomární struktury.
Vidíme tedy, že elektronické vlastnosti povrchů a povrchové elektronické procesy jsou velmi důležité nejen pro vlastní elektrovakuovou techniku, ale i pro elektroniku polovodičovou, zejména mikroelektroniku. Výzkum povrchových vlastností materiálů je kromě toho důležitý i z řady dalších hledisek, zejména ve výzkumu materiálů vůbec (např. ve strojírenství), specielně pak v problémech koroze a ochrany materiálů, dále ve výzkumu heterogenní katalýzy a příbuzných problémů fyzikálně-chemické povahy atd.
Jak jsme již předeslali, rozvoj metod analýzy povrchů jde ruku v ruce s pokroky učiněnými ve vývoji vakuové techniky. Metody povrchového výzkumu vyžadují ultravysoké vakuum, neboť zkoumaný povrch musí být co nejméně znečišťován adsorbovanými atomy. Ukazuje se, že vakuum použitelné pro tyto účely je 10-7 Pa a méně, protože teprve při takto nízkých tlacích doba vytvoření jedné monovrstvy adsorbátu činí řádově desítky minut.
Copyright (c) 2004 KEVF. All rights reserved.