AXIS Supra⁺ - 應用資訊

XPS 和表面特性描繪技術已為電池研究提供豐富的資訊。電池和電力儲存裝置是複雜的結構，組件之間的電子特性和異質性介面，對於裝置的操作很重要。
XPS 是一種理想的技術，可以提供來自表面相關化學，和介面特性相關的基礎資訊，例如化學組成、元素或化學族群分佈、缺陷位置或官能基。Kratos Supra2⁺ 可將這些研究擴展至模範裝置的原位及操作中特性描繪。
大量研究資源已投入用於高能量密度儲存的鋰離子電池。目前的限制，例如樹枝狀鋰生長和形成絕緣的次級電解質相位間層，都可透過 XPS 分析解決。也需要進一步表面分析研究以減少限制，例如穩定性和充電速率。
還有 XPS 造影進行的側向分佈特性描繪，可透過結合 Ar⁺ 離子濺鍍深度剖繪循環和 XPS，決定元素和化學狀態的深度分佈。一項範例是使用最近研發的 Ar_n⁺ 氣體團簇離子源 (GCIS)，已證實對於正確決定穿透固態電解材質之 Li 濃度非常重要。 使用傳統單原子 Ar⁺ 離子源， 已證實會因為植入的 Ar⁺ 離子排斥小的活動 Li⁺ 離子，誘發 Li⁺ 離子遷移穿越電解材質朝向電解質/電極介面移動。這個排斥團塊遷移，會導致錯誤決定單原子 Ar⁺深度剖繪中的 Li 濃度，並在電極表面增加 Li 濃度。
上述範例突顯出使用 AXIS Supra⁺，對固體電解材質進行 GCIS 深度剖繪的價值。
推薦的應用資訊包括：

T硬 X 光光電子光譜分析的縮語詞，HAXPES，源自於使用高能量 X 光源。 透過將陽極材質改為銀，可使用 Ag Lα X 光激發光電子。Ag Lα 的光子能量為 2984.3 eV，約為 Al Kα (1486.6 eV) 的兩倍。此做法的顯著優點是，兩種光子能量都可使用相同的單色鏡，讓這款選配激發源的成本非常低廉。
使用 Ag Lα 的另一個優勢為，能夠從一些元素激發額外、較高的結合能量核心線。較高的光子能量也導致資訊深度增加。這可透過考量 C 1s (BE 285 eV) 的非彈性平均自由路徑 (IMFP) 證實。使用 Al Kα X 光，在KE 1201 eV 下的 C 1s IMPF 為 3.14 nm，而使用 Ag Lα 在相同核心等級激發時，在 KE 2699 eV 下的 IMFP 增加到 5.89 nm。
硬 (高能量) X 光源的一項新應用，是用於研究模型閘極氧化物裝置中的埋藏層。
推薦的應用資訊：

表面鍍膜和薄膜在許多產業中具有極高的商業重要性，且用於增進或提供塊材專屬應用所需的特性。薄膜厚度可介於數十埃至數微米。應用領域涵蓋光學抗反射鍍膜、建築嵌裝玻璃，以及生醫產業中的藥物溶析薄膜。X 光光電子光譜分析 (XPS) 非常適合描繪這些薄膜表面化學特性，並可結合使用濺鍍深度剖繪，決定與薄膜深度相關的元素和化學組成。
AXIS Supra⁺ 儀器使用單色 Al Kα 激發源，用於薄膜的 XPS 特性描繪。促成 XPS 光譜中觀察到之高峰的光電子，會描述為彈性散佈。XPS 的表面靈敏性，來自光電子可在材質中行進，而不會損失能量的距離。Al Kα 激發 XPS 的資訊深度，通常公認為 10 nm。可透過以「角度解析」實驗，相對於集光鏡旋轉樣品，獲得更高表面靈敏度。此類資料可用於重建材質最上方 10 nm 的非破壞性濃度深度描繪。
使用 Kratos 研發的 Ag Lα 較高能量 X 光源，可將資訊深度擴展到 15 – 20 nm。相對於 Al Kα 激發所增加的資訊深度，是受激發光電子的較高動能所致。Ag Lα 激發的較高光子能量，也表示可測量較大數量的 XPS 核心等級。
將塊材的資訊深度範圍擴展到實驗室可達範圍以外。X 光源和電子逃逸深度需要在 XPS 分析之前，使用離子濺鍍源去除材質。AXIS Supra⁺ 可配備單原子 Ar⁺ 離子源，或多用途氣體團簇離子源。使用大量 Ar_n⁺ 氣體團簇離子做為拋射體，可成功濺鍍「軟質」有機材料，並在整個深度剖繪中保留化學特性。能夠選擇團簇中的原子數量 n 以及團簇離子的加速能量，可提供彈性，針對進行深度剖繪的材質，選擇適用的個別原子能量或分配能量。
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