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样品检测原理

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目录 1. BAMAN 2. PL 3. XRD 4. AFM 5. XPS 6. TEM 7. SEM (一)拉曼光谱学 1.1928 年,印度科学家C.V Raman in首先在CCL4光谱中发现了当光与分子相互作用后,一部分光的波长会发生改变(颜色发生变化),通过对于这些颜色发生变化的散射光的研究,可以得到分子结构的信息,因此这种效应命名为Raman效应。 2.光散射的过程:激光入射到样品,产生散射光。 工作原理 当一束频率为 v0 的单色光照射到样品上后,分子可以使入射光发生散射。大部分光只是改变光的传播方向,从而发生散射,而穿过分子的透射光的频率,仍与入射光的频率相同,这时,称这种散射称为瑞利散射;还有一种散射光,它约占总散射光强度的 10^-6~10^-10,该散射光不仅传播方向发生了改变,而且该散射光的频率也发生了改变,从而不同于激发光(入射光)的频率,因此称该散射光为拉曼散射。在拉曼散射中,散射光频率相对入射光频率减少的,称之为斯托克斯散射,因此相反的情况,频率增加的散射,称为反斯托克斯散射,斯托克斯散射通常要比反斯托克斯散射强得多,拉曼光谱仪通常大多测定的是斯托克斯散射,也统称为拉曼散射。 散射光与入射光之间的频率差 v称为拉曼位移,拉曼位移与入射光频率无关,它只与散射分子本身的结构有关。拉曼散射是由于分子极化率的改变而产生的。拉曼位移取决于分子振动能级的变化,不同化学键或基团有特征的分子振动,ΔE反映了指定能级的变化,因此与之对应的拉曼位移也是特征的。这是拉曼光谱可以作为分子结构定性分析的依据。 3. 散射光示意图 4 . (二)光致发光(PL)谱 1.定义:所谓光致发光(Photolu minescence)指的是以光作为激励手段,激发材料中的电子从而实现发光的过程。它是光生额外载流子对的复合过程中伴随发生的现象。 2.基本原理:由于半导体材料对能量高于其吸收限的光子有很强的吸收,吸收系数通常超过104cm-1,因此在材料表面约1μm厚的表层内,由本征吸收产生了大量的额外电子-空穴对,使样品处于非平衡态。这些额外载流子对一边向体内扩散,一边通过各种可能的复合机构复合。其中,有的复合过程只发射声子,有的复合过程只发射光子或既发射光子也发射声子。 从微观上讲,光致发光可以分为两个步骤: 第一步是以光对材料进行激励,将其中电子的能量提高到一个非平衡态,也就是所谓的“激发态” ; 第二步,处于激发态的电子自发地向低能态跃迁,同时发射光子,实现发光。 在这个过程中,有六种...

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