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재료 분석(SEM·TEM·XRD·XPS)

XPS(X선 광전자 분광법)의 검출 깊이와 그것으로 얻을 수 있는 정보로 옳은 것은 무엇인가?

  1. AX선은 시료의 수 µm까지 도달하므로 깊이 수 µm까지의 평균 조성을 알 수 있다
  2. B검출 깊이는 수 nm 정도이며, 피크의 화학적 이동으로부터 원소의 결합 상태(산화수 등)를 알 수 있다
  3. C검출 깊이는 수 nm 정도이지만, 원소의 종류만 알 수 있고 결합 상태는 알 수 없다
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정답: B. 검출 깊이는 수 nm 정도이며, 피크의 화학적 이동으로부터 원소의 결합 상태(산화수 등)를 알 수 있다

XPS에서는 입사 X선 자체는 시료의 수 µm까지 도달하지만, 생긴 광전자는 비탄성 산란으로 에너지를 잃기 쉬워, 원래 에너지를 유지한 채 표면에서 나올 수 있는 것은 깊이 수 nm 이내에서 발생한 것뿐입니다. 따라서 최표면 수 nm를 조사하는 분석법이 됩니다. 광전자의 결합 에너지는 원자의 화학 상태에 따라 약간 변하며(화학적 이동), 예를 들어 Si 2p에서는 원소 상태의 Si에 비해 SiO₂가 약 4 eV 높아지므로 산화 여부나 산화수를 구별할 수 있습니다. 깊이 방향의 분포는 Ar 이온으로 깎으면서 측정하거나, 광전자의 검출 각도(take-off angle)를 바꾸어 조사합니다. 깊이 수 µm의 평균 조성을 조사하는 것은 SEM의 EDS 등의 역할입니다.

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