俄歇电子能谱（Auger Electron Spectroscopy，AES）分析是一种表面分析领域的核心技术，其基本原理是：通过探测俄歇跃迁产生特征电子，实现固体表面的元素定性、定量及深度分布分析。其凭借表面敏感性、分析元素范围广、空间分辨率高等优势广泛应用于金属材料、半导体/微电子与薄膜/涂层等领域。本文将详细介绍AES技术的工作原理、技术优势及其在各领域的应用场景。
AES技术原理
AES的工作原理是基于“俄歇效应”。
入射电子与样品相互作用，激发原子内层电子形成空穴。外层电子发生跃迁填充空穴释放出能量，一部分以X光的形式放出（特征X射线），另一部分使核外另一电子激发成为自由电子，即俄歇电子。俄歇电子的能量具有元素特异性，通过检测电子的能量分布可识别元素。
图1 电子束激发俄歇电子（俄歇效应）示意图
技术优势
· 表面敏感性：仅探测表面极薄区域（深度仅为4-50 Å），避免基体干扰，更适用于表面元素定性与定量分析。
·分析范围广：可探测除H、He外的绝大多数元素（Z=3-92）。
·空间分辨率高：可实现微区（纳米级）元素分析。
·深度方向分析能力：可结合离子溅射，获取元素沿深度方向的分布信息。
图2 俄歇电子与特征X射线的探测分布示意图
应用场景
·材料表面成分分析：如金属、半导体、薄膜的表面杂质检测。
图3 通过俄歇电子能谱溅射深度分析研究外延单晶 Au/Ag 薄膜中的相互扩散（DOI：10.1016/j.actamat.2016.01.061）
·表面处理效果评估：如镀膜、氧化、腐蚀等过程的表面变化分析。
图4 对损伤Si3N4薄膜进行微观分析，发现正常区域均有Si、C、N和O元素的存在，损伤点C、O含量很高而Si、N元素含量较低，说明损伤区发生薄膜分解
·微电子器件、催化剂等材料的微观成分表征。
图5 俄歇电子能谱在锂离子导电氧化物固体电解质中的应用
（DOI：10.1007/s12274-022-4431-2）
本文源自微信公众号：中材新材料
原文标题：《俄歇电子能谱（AES）：原理、优势及多领域应用全解析》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ZspRoiIEDXJlUmIaDMtNhw
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