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薄膜与测试技术
薄膜与外表分析技术介绍
【摘要】固体的外表状态，对于材料的性能，有着极其重要的影响。
因此要求从微观的，甚至是原子和分子的尺度去认识外表现象。
鉴于此种重要运用，本文将介绍电子探针显微分析、AES、XPS、SIMS、SNMS、ISS、卢瑟福反向散射光谱法等七种常用技术的原理。
并了解这些外表分析技术在薄膜材料中的应用，以便更好地从事技术工作。
【关键词】外表分析技术电子探针能谱分析
1绪论
2外表分析技术
2.1俄歇电子能谱分析〔AES〕
2.1.1方法原理
2.1.2俄歇谱仪
2.2X射线光电子光谱法〔XPS〕
基本原理
2.2.2电子能谱法的特点
仪器组成
2.3次级离子质谱法〔SIMS〕
2.3.1原理及应用
2.3.2分类
2.3.3特点
2.4离子散射光谱法〔ISS〕
2.4.1基本原理
2.4.2ISS谱仪
2.4.3ISS分析
2.5卢瑟福反向散射光谱法
2.5.1基本原理
2.5.2RBS分析
2.6电子探针显微分析
2.6.1电子探针分析方法
2.6.2电子探针仪的结构与工作原理
3现代分析技术在薄膜材料研究中的应用
3.1薄膜材料的成分分析
3.2薄膜材料的组织形貌分析
3.3薄膜材料的晶体结构分析
综述
参考文献
1绪论
外表科学是六十年代后发展起来的一门科学。
所谓外表分析，指的是固体最外层数个纳米（1～10原子层）外表及薄层的组分、结构和能态分析。
这层原子既受体内原子束缚，叉受外表特殊环境的影响。
外表成分、结构、化学状态与体内不同。
而外表特性对材料的物理、化学等性能影响很大。
侧如金属外表氧化、腐蚀、磨损、粘接、润滑以及金属材料脆性、断裂等均与外表或界面的特性有关。
从物理角度看，任何两个相的接触处均产生一个性质不同于两侧的原子层（即接触层），称作为界面。
固相与固相，固相与液相、固相与气相或真空之间的接触面都是界面，而通常所说的外表系指固体或液体与气体所构成的界面。
即界面包含外表，外表是界面的一种特殊情况。
鉴于人们的习惯，大都仍然用外表这一术语。
外表科学研究的主要课题不外乎是：
研究外表和界面附近匣子的种类和数量，以及这些原子的空间分布，即外表成分；研究外表和界面原子是如何排列的，以及与体内区别，即外表结构；研究外表和界面的愿子能级、价态电子和自由电子的能态结构及电荷密度的空问分布，即外表电子状态。
总之，外表科学的基本任务是以原子或分子为尺度，获得外表成分、结构和状态等基本信息。
如在金属材料研究中主要是解决外表成分和结构问题，而在真空电子科学中，则一时一刻也离不开对外表电子结构的研究。
研究这些外表现象的相互关系、相互影响，提出和确立相应的理论，进一步指导生产和实践。
2外表分析技术
俄歇电子的发现可以追溯到1925年，1953年开始研究俄歇电子能谱，直到1967采用了微分方式，才开始出现了商业化的俄歇电子能谱仪，并发展成为一种研究固体外表成分的分析技术。
由俄歇电子的信号非常弱，二次电子的背景又很高，再加上积分谱的俄歇峰又比较宽，其信号基本被二次电子的背底所掩盖。
因此，刚开始商业化的俄歇电子能谱仪均采用锁相放大器，记录微分信号。
该技术可以大大提高俄歇电子能谱的信背比。
随着电子技术和电脑技术的发展，现在的俄歇电子能谱已不再采用锁相模拟微分技术，直接采用电脑采集积分谱，然后再通过扣背底或数字微分的方法提高俄歇电子能谱的信背比。
扫描俄歇电子微探针谱仪也发展到可以进行样品外表扫描分析，大大增加了微区分析能力。
与X射线光电子能谱〔XPS〕一样，俄歇电子能谱〔AES〕也可以分析除氢氦以外的所有元素。
现已发展成为外表元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段。
三十多年的来，俄歇电子能谱无论在理论上和实验技术上都已获得了长足的发展。
俄歇电子能谱的应用领域已不再局限于传统的金属和合金，而扩展到现代迅猛发展的纳米薄膜技术和微电子技术，并大力推动了这些新兴学科的发展。
目前AES分析技术已发展成为一种最主要的外表分析工具。
在俄歇电子能谱仪的技术方面也取得了巨大的进展。
在真空系统方面已淘汰了会产生油污染的油扩散泵系统，而采用基本无有机物污染的分子泵和离子泵系统，分析室的极限真空也从10-8Pa提高到10-9Pa量级。
在电子束激发源方面，已完全淘汰了钨灯丝，发展到使用六硼化铼灯丝和肖特基场发射电子源，使得电子束的亮度，能量分辨率和空间分辨率都有了大幅度的提高。
现在电子束的最小束斑直径可以到达20nm，使得AES的微区分析能力和图象分辨率都得到了很大的提高。
AES具有很高的外表灵敏度，其检测极限约为10-3原子单层，其采样深度为1～2nm，比XPS还要浅。
更适合于外表元素定性和定量分析，同样也可以应用于外表元素化学价态的研究。
配合离子束剥离技术，AES还具有很强的深度分析和界面分析能力。
其深度分析的速度比XPS的要快得多，深度分析的深度分辨率也比XPS的深度分析高得多。
常用来进行薄膜材料的深度剖析和界面分析。
此外，AES还可以用来进行微区分析，且由于电子束束斑非常小，具有很高的空间分别率。
可以进行扫描和微区上进行元素的选点分析，线扫描分析和面分布分析。
因此，AES方法在材料、机械、微电子等领域具有广泛的应用，尤其是纳米薄膜材料领域。
2.1.1方法原理
俄歇电子能谱的原理比较复杂，涉及到原子轨道上三个电子的跃迁过程。
当X射线或电子束激发出原子内层电子后，在原子的内层轨道上产生一个空穴，形成了激发态正离子。
在这激发态离子的退激发过程中，外层轨道的电子可以向该空穴跃迁并释放出能量，而这种释放出的能量又激发了同一轨道层或更外层轨道的电子被电离，并逃离样品外表，这种出射电子就是俄歇电子。
图2-1俄歇电子的跃迁过程
俄歇过程产生的俄歇电子峰可以用它激发过程中涉及的三个电子轨道符号来标记，如图2-1俄歇过程激发的俄歇峰可被标记为KLL跃迁。
从俄歇电子能谱的理论可知，俄歇电子的动能只与元素激发过程中涉及的原子轨道的能量及谱仪的功函有关，而与激发源的种类和能量无关。
KLL俄歇过程所产生的俄歇电子能量可以用下面的方程表示：
EKLL（Z）=EK（Z）-EL1（Z）-EL2（Z+∆）-φs
式中EKLL（Z）--原子序数为Z的原子的KLL跃迁过程的俄歇电子的动能,eV；
EK（Z）--内层K轨道能级的电离能,eV；
EL1（Z）--外层L1轨道能级的电离能,eV；
EL2（Z+∆）--双重电离态的L2轨道能级的电离能,eV；
φs--谱仪的功函,eV。
在俄歇激发过程中，一般采用较高能量的电子束作为激发源。
在常规分析时，为了减少电子束对样品的损伤，电子束的加速电压一般采用3KV或5KV，在进行高空间分辨率微区分析时，也常用10KV以上的加速电压。
原则上，电子束的加速电压越低，俄歇电子能谱的能量分辨率越好。
反之，电子束的加速电压越高，俄歇电子能谱的空间分辨率越好。
由于一次电子束的能量远高于原子内层轨道的能量，一束电子束可以激发出原子芯能级上的多个内层轨道电子，再加上退激发过程中还涉及到两个次外层轨道。
因此，会产生多种俄歇跃迁过程，并在俄歇电子能谱图上产生多组俄歇峰，尤其是对原子序数较高的元素，俄歇峰的数目更多，使得定性分析变得非常复杂。
由于俄歇电子的能量仅与原子本身的轨道能级有关，与入射电子的能量无关，也就是说与激发源无关。
对于特定的元素及特定的俄歇跃迁过程，其俄歇电子的能量是特征的。
由此，我们可以根据俄歇电子的动能用来定性分析样品外表物质的元素种类。
该定性分析方法可以适用于除氢、氦以外的所有元素，且由于每个元素会有多个俄歇峰，定性分析的准确度很高。
因此，AES技术是适用于对所有元素进行一次全分析的有效定性分析方法，这对于未知样品的定性鉴定是非常有效的。
从样品外表出射的俄歇电子的强度与样品中该原子的浓度有线性关系，因此可以利用这一特征进行元素的半定量分析。
因为俄歇电子的强度不仅与原子的多少有关，还与俄歇电子的逃深度、样品的外表光洁度，元素存在的化学状态以及仪器的状态有关。
因此，AES技术一般不能给出所分析元素的绝对含量，仅能提供元素的相对含量。
且因为元素的灵敏度因子不仅与元素种类有关还与元素在样品中的存在状态及仪器的状态有关，即使是相对含量不经校准也存在很大的误差。
此外，还必须注意的是，虽然AES的绝对检测灵敏度很高，可以到达10-3原子单层，但它是一种外表灵敏的分析方法，对于体相检测灵敏度仅为0.1%左右。
AES是一种外表灵敏的分析技术，其外表采样深度为～3.0nm，提供的是外表上的元素含量，与体相成分会有很大的差异。
最后，还应注意AES的采样深度与材料性质和光电子的能量有关，也与样品外表与分析器的角度有关。
事实上，在俄歇电子能谱分析中几乎不同绝对含量这一概念。
虽然俄歇电子的动能主要由元素的种类和跃迁轨道所决定，但由于原子内部外层电子的屏蔽效应，芯能级轨道和次外层轨道上的电子的结合能在不同的化学环境中是不一样的，有一些微小的差异。
这种轨道结合能上的微小差异可以导致俄歇电子能量的变化，这种变化就称作元素的俄歇化学位移，它取决于元素在样品中所处的化学环境。
一般来说，由于俄歇电子涉及到三个原子轨道能级，其化学位移要比XPS的化学位移大得多。
利用这种俄歇化学位移可以分析元素在该物种中的化学价态和存在形式。
由于俄歇电子能谱的分辨率低以及化学位移的理论分析的困难，俄歇化学效应在化学价态研究上的应用未能得到足够的重视。
随着技术和理论的发展，俄歇化学效应的应用也受到了重视，甚至可以利用这种效应对样品外表进行元素的化学成像分析。
2.1.2俄歇谱仪
目前的俄歇谱仪主要由以下几部分组成：
电子光学系统：
由于电子可用作高亮度、易聚焦、易偏转的高效电离探束源，故被广泛采用。
利用聚焦电子激发试样，产生俄歇电子在内的各种外表信号。
束流为10-9～10-6A。
产生该电子束的电子光学系统由三级电子枪、会聚透镜、物镜及偏转和消除象散装置组成。
能量分析系统：
这是整个仪器的核心部分。
因Auger能量定性和定量分析的基础，就是对Auger电子特征能量的精确测量。
在AES分析中多采用筒镜型分析器。
这种分析器在确保较高分辨率的同时，可以获得较高的透射率和信噪比，大大提高谱仪灵敏度，加快分析速度。
探测和记录系统：
以扫描俄歇谱仪为例，Auger信号通过能量分析器后，在环形检测狭缝外被电子倍增器接收，再经前置放大器选到电脑接口、电脑，最后进到图象终端显示或拷贝机复印。
整个操作及数据处理均由电脑完成。
真空室与真空系统：
为防止谱仪的主要部件污染，保持试样外表清洁，排除外来原子的干扰。
同时为适应各种分析对象，谱仪可配备各种制样的预处理室。
如试样冲击断裂，剥层及冷热处理装置等。
必须使分析室具有很高真空，这样才能防止大气对样品的污染及影响检测精度。
实现高真空主要手段是溅射离子泵、Ti升华泵以及吸附泵和涡轮泵。
图2-2俄歇电子能谱仪结构框图
2.2X射线光电子光谱法〔XPS〕
X射线光电子能谱是利用波长在X射线范围的高能光子照射被测样品，测量由此引起的光电子能量分布的一种谱学方法。
样品在X射线作用下，各种轨道电子都有可能从原子中激发成为光电子，由于各种原子、分子的轨道电子的结合能是一定的，因此可用来测定固体外表的电子结构和外表组分的化学成分。
在后一种用途时，一般又称为化学分析光电子能谱法〔ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis，简称ESCA〕。
与紫外光源相比，X射线的线宽在以上，因此不能分辨出分子、离子的振动能级。
此外，在实验时样品外表受辐照损伤小，能检测周期表中除和以外所有的元素，并具有很高的绝对灵敏度。
因此是目前外表分析中使用最广的谱仪之一。
基本原理
X光电子能谱分析的基本原理：
一定能量的X光照射到样品外表，和待测物质发生作用，可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子。
该过程可用下式表示:
hn=Ek+Eb+Er
其中:
hn：
X光子的能量；Ek：
光电子的能量；Eb：
电子的结合能；Er：
原子的反冲能量。
其中Er很小，可以忽略。
图2-3光电效应示意图
对于固体样品，计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子，而是选用费米能级，由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能Eb，由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数Φ，剩余的能量成为自由电子的动能Ek，上式又可表示为：
hn=Ek+Eb+Φ或Eb=hn-Ek-Φ
仪器材料的功函数Φ是一个定值，约为4eV，入射X光子能量已知，这样，如果测出电子的动能Ek，便可得到固体样品电子的结合能。
各种原子，分子的轨道电子结合能是一定的。
因此，通过对样品产生的光子能量的测定，就可以了解样品中元素的组成。
元素所处的化学环境不同，其结合能会有微小的差异，这种由化学环境不同引起的结合能的微小差异叫化学位移，由化学位移的大小可以确定元素所处的状态。
例如某元素失去电子成为离子后，其结合能会增加，如果得到电子成为负离子，则结合能会降低。
因此，利用化学位移值可以分析元素的化合价和存在形式。
2.2.2电子能谱法的特点
（1）可以分析除H和He以外的所有元素；可以直接测定来自样品单个能级光电发射电子的能量分布，且直接得到电子能级结构的信息。
〔2）从能量范围看，如果把红外光谱提供的信息称之为“分子指纹”，那么电子能谱提供的信息可称作“原子指纹”。
它提供有关化学键方面的信息，即直接测量价层电子及内层电子轨道能级。
而相邻元素的同种能级的谱线相隔较远，相互干扰少，元素定性的标识性强。
（3）是一种无损分析。
（4）是一种高灵敏超微量外表分析技术。
分析所需试样约10-8g即可，绝对灵敏度高达10-18g，样品分析深度约2nm。
仪器组成
XPS是精确测量物质受X射线激发产生光电子能量分布的仪器。
具有真空系统、离子枪、进样系统、能量分析器以及探测器等部件。
XPS中的射线源通常采用AlKα〔1486.6eV〕和MgKα〔1253.8eV〕，它们具有强度高，自然宽度小〔分别为830meV和680meV〕。
CrKα和CuKα辐射虽然能量更高，但由于其自然宽度大于2eV，不能用于高分辩率的观测。
为了获得更高的观测精度，还使用了晶体单色器〔利用其对固定波长的色散效果〕，但这将使X射线的强度由此降低。
由X射线从样品中激发出的光电子，经电子能量分析器，按电子的能量展谱，再进入电子探测器，最后用XY记录仪记录光电子能谱。
在光电子能谱仪上测得的是电子的动能，为了求得电子在原子内的结合能，还必须知道功函数Ws。
它不仅与物质的性质有关，还与仪器有关，可以用标准样品对仪器进行标定，求出功函数。
图2-4X射线光电子光谱仪结构框图
2.3次级离子质谱法〔SIMS〕
次级离子质谱是20世纪70年代以来发展起来的一种外表分析技术。
它是以离子轰击固体外表，再将从外表溅射出来的次级离子引入质量分析器,经过质量别离后从检测-记录系统得出被分析外表的元素或化合物的组分。
由于离子束射入固体外表时的穿透深度要比电子来得浅，所以次级离子法是一种有效的外表分析法。
又由于离子的质量较大，因而原离子束与外表原子之间有较大的动能交换，使外表原子产生一定程度的溅射。
只要采用低能量、低束流密度的原离子束，这种溅射效应对外表的破坏作用是能够减小到外表分析所允许的程度的。
2.3.1原理及应用
用氢、氮或氧作为高能离子源，当动能为1～20keV的高能离子轰击样品外表时，就有二次离子发射出来。
二次离子进人静电分析器，离子被加速后通过质谱仪，按离子的质量／电荷比值（m／e）拐弯分类，进行定性及定量分析。
分析深度0．5～5nm，分析范围很小，约103～104个原子参加检测。
灵敏度高，但样品要仔细选择具有代表性的，损伤样品。
同时二次离子产生受很多因素的影响，如元素种类、基体成分、点阵位向、环境等因素均给定量工作带来困难，阻碍推广。
离子探针一般都由四个主要部分组成：
一次离子源和束流的调节系统；试样定位装置和二次离子引出透镜进行质荷比分析用质谱仪；具有高灵敏度的离子探测系统。
离子探针主要应用领域：
外表微量元素分析，特别是氢和同位素的分析，由于它具有极高探测灵敏度，因此在分析外表微量元素时具有独到之处}偏析、夹杂物和析出物的鉴定；氧化、腐蚀、扩散、外表处理、污染等外表现象引起的外表浓发变化，微量成分的影响
2.3.2分类
按不同工作模式，次级离子质谱仪器可分为静态次级离子质谱计、动态次级离子质谱计、次级离子成像质谱计和次级离子微探测束。
〔1〕静态次级离子质谱计
静态次级离子质谱计是在超高真空条件下〔10-8～10-9帕〕，用低束流密度〔约1×10-9安／厘米22〕的原离子束来轰击样品外表，使样品外表的消耗率降低到一个单层以下。
这种仪器的检测器通常采用按脉冲计数方式工作的通道式电子倍增器。
这种质谱计除了可作外表的单层检测外，还可用来研究气体与固体间的化学反应。
〔2〕动态次级离子质谱计
与前者不同，动态次级离子质谱计的原离子束具有较高的能量、较高的束流密度和较大的束斑直径。
它的分析灵敏度高，样品消耗率也高。
通常将消耗一个单层样品的时间小于分析所需时间的次级离子质谱计称作为动态次级离子质谱计；也可将分析信息深度大于一个单层的次级离子质谱计称作为动态次级离子质谱计。
〔3〕次级离子成像质谱计和次级离子微探测束
次级离子成像质谱计和次级离子微探测束属于采用扇形磁场质量分析器的大型次级离子质谱仪器。
两者都具有成像能力，并且都具有较高的空间分辨本领和质量分辨本领。
从成像原理上讲，前者和发射式电子显微镜相似,利用了离子光学系统直接成像的原理。
后者利用了电子探测束的成像原理，即用直径很细的原离子束在样品外表进行扫描，再将质量别离后的次级离子束调节在某一质量数上，在与原离子束同步扫描的情况下，记录被分析外表某一元素或化合物的分布图像。
2.3.3特点
次级离子质谱法的特点是，它可以检测从氢到铀的所有元素、同位素和化合物；同时它又是以检测原离子轰击样品外表产生的特征（"指纹"）次级离子谱为基础的。
所以次级离子质谱法既可提供外表元素的信息，也可提供化学组分的信息。
次级离子质谱法的灵敏度高，能检测10-2～10-7单层，最小可检质量为10-14克，最小可检浓度为1ppm～1ppb。
由于利用了溅射原理，所以在动态工作模式下很容易直接进行包括纵向在内的三维分析。
在一定条件下，能进行定量和半定量分析。
除分析半导体材料微量杂质外，次级离子质谱法在金属学、薄膜及催化研究和有机化合物分析等方面也得到广泛应用。
2.4离子散射光谱法〔ISS〕
以离子作为探测束具有一些独特的优点，如可得到最表层的信息，具有很高的检测灵敏度，能给出十分丰富的外表信息等，因而得到了广泛的应用。
其以入射离子与靶原子进行弹性碰撞为基础的。
根据弹性散射理论，分析散射或背散射所携带的有关靶原子的信息。
2.4.1基本原理
对固体外表离子散射的研究，已经有相当长的历史了。
1967年Smith首次利用低能离子散射进行了外表分析。
基本思想是利用低能惰性气体离子（几keV以下）与靶外表原子进行弹性碰撞，根据弹性散射理论，散射离子的能量分布和角分布与外表原子的原子量有确定的关系。
通过对散射离子能量进行分析就可以得到外表单层元素组分及外表结构的信息。
由于信息来自最表层，因而ISS成为研究外表及外表过程的强有力的分析手段。
用低能（0.2~2keV）的惰性气体离子与固体相互作用时，可发生弹性散射和非弹性散射两种情况。
选择入射离子的能量，使之低于某一数值后可以使其与外表主要发生弹性散射。
一般情况下，假设入射离子的原子量为A，则当离子能量远低于AkeV时，则主要为弹性散射。
同时，入射离子的能量又应远大于原子在靶晶格上的结合能，这样才能认为靶上的原子是“孤立”的,“自由”的。
在上述条件下，可认为入射离子与靶上原子的相互作用相当于两个刚性球间的弹性碰撞。
因此，可以根据能量守恒和动量守恒定理，用二体弹性碰撞来处理。
只要在已知散射角方向测得散射离子的能量分布，即可求出相应的M2。
Mo的离子散射谱是Smith1967年给出的一张最初的谱图，证明了散射模型和理论的正确性。
图2-5ISS分析的原理示意图
2.4.2ISS谱仪
离子散射谱仪一般包括离子源、样品架、散射离子能量分析器、离子流检测器和超高真空系统等五个基本组成部分。
ISS分析的本质是散射离子的能量分析。
因此，入射离子的类型、纯度、能量分散、角分散、束斑尺寸以及能量分析器离子光学系统的象差等，对ISS分析都有一定的影响入射离子的质量越轻，碰撞后运动状态的改变越大。
因此，最常选用的离子是He+，但它不易分辨重元素。
例如，要区分98Mo和100Mo，用4He+作入射离子时，在θ=90o时，要求仪器的能量分辨率为0.2%。
而用20Ne+或40Ar+时，只要求分辨率为0.6%或0.9%。
各种外表分析仪器所采用的能量分析器大多数都可用于ISS分析。
PHI公司生产的ISS/ESCA/AES系统,在双通CMA中加了一个角分辨滚筒，可在不同的散射角上作能量分析。
在ISS中经常会遇到离子轰击引起的靶面溅射而产生的本底噪声，影响ISS的正常分析。
因此，常加一个质量过滤器滤掉本底噪声，如用四极滤质器等。
图2-6ISS谱仪示意图
2.4.3ISS分析
ISS最重要的特点是其信息来自最外表层，且能探测外表的结构，因而成为研究最表层的成分和结构的有效手段，并常用于吸附/解吸和发射等外表过程的研究;ISS对不同元素的灵敏度的变化范围在3~10倍之间，分析时对外表的损伤很小。
但定量分析有一定的困难，谱峰较宽，质量分辨本领不高，检测灵敏度为10-3。
ISS定性分析的基础是根据ISS散射峰的位置进行ISS识别。
在ISS分析中，除了入射离子的纯度，能量离散对谱峰有一定的影响外，还有其它因素对谱峰有一定的影响。
入射角过低时，峰位向高能端偏移，这是由于入射角降低，多重散射的几率增大而造成的。
同时，非弹性散射会使谱峰向低能端偏移。
外表的凹凸不平，外表原子的热振动等均会使ISS谱峰展宽，从而降低了ISS的质量分辨本领。
提高射离子能量时，会增加谱峰低能端的拖尾，这是因为提高入射离子的能量，增加了入射离子与第二层或更深层的散射造成的。
峰高是ISS定量分析的基础。
检测器接收到的离子流Ii+为：
其中Nx为x元素的外表密度，I0为入射束强度，dσx/dΩ为x元素的微分散射截面，Px为散射过程中被中和的几率，T为分析器的传输率，Ω为接收立体角。
2.5卢瑟福反向散射光谱法
1911年，Rutherford对镭产生的α粒子穿过金箔散射实验进行了著名的分析，从而提出并证实了原子核的存在。
1957年，Rubin首次利用Rutherford散射原理进行了成分分析。
从而开辟了RBS分析方法。
严格地说，RBS方法主要不是用于外表分析的方法，但它是一种无损、定量分析方法，在外表层的深度分析方面有相当重要的应用价值，并可得到晶格结构方面的信息，在薄膜、离子注入、扩散等方面具有广泛的应用。
2.5.1基本原理
运动学条件：
入射粒子的能量比靶中原子间的结合能大得多；不能发生核反应或共振核反应，即入射了粒子的能量有一个上限。
在运动学条件下，两个原子间的相互作用可用孤立粒子的简单弹性碰掸来描述。
运动学因子：
运用能量守恒和动量守恒原理，当入射粒子的质量M1≤M2（靶原子质量）时，运动学因子定义为：
一般用靶原子的质量数据作为K下标，即
图2-7原
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