XPS(X선 광전자 분광법)의 뜻

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.

정답: C. 약 103.3 eV

광전 효과의 에너지 보존으로부터 결합 에너지는 E_B = hν − E_K − φ = 1486.6 − 1378.8 − 4.5 = 103.3 eV입니다. Si 2p의 결합 에너지는 원소 상태의 Si에서 약 99 eV이므로, 약 4 eV 높은 이 값은 SiO₂(Si⁴⁺)에 전형적인 값이며 표면이 산화되어 있다고 판단할 수 있습니다. 약 107.8 eV는 일함수를 빼는 것을 잊은 값, 약 112.3 eV는 일함수를 빼야 할 곳에서 더한 값입니다. 절연물을 측정할 때는 대전으로 피크가 이동하므로, 표면 오염 탄소의 C 1s 피크(약 284.8 eV)를 기준으로 결합 에너지를 보정하는 경우가 많습니다.