Ar 離子轟擊CeO2-x(111)薄膜的共振光電發(fā)射研究

王國(guó)棟1 陳長(zhǎng)琦1 孔丹丹2 潘海斌2 朱俊發(fā)2

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院真空系 合肥 230009;2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室 合肥 230029)

　　摘要：利用X-射線光電發(fā)射譜和同步輻射共振光電發(fā)射譜研究了外延生長(zhǎng)的CeO2-x(111)薄膜在Ar 離子轟擊作用下電子態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。外延生長(zhǎng)的CeO2-x(111)薄膜與文獻(xiàn)報(bào)道的完全氧化的二氧化鈰薄膜一致，Ar 離子轟擊誘導(dǎo)了氧化態(tài)CeO2-x 薄膜電子態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致薄膜表面部分Ce4+被還原成Ce3+。

　　當(dāng)光子能量在Ce 4d→4f 激發(fā)閾值范圍內(nèi)，共振光電發(fā)射譜能清晰的分辨出Ce4f 能級(jí)電子對(duì)價(jià)帶譜的貢獻(xiàn)。還原態(tài)CeO2-x(111)薄膜的共振光電發(fā)射譜分別在121.5 和124.5 eV 光子能量入射時(shí)出現(xiàn)了激發(fā)極值。121.5 eV 光子能量激發(fā)了Ce3+的Ce4f1 能級(jí)中電子的共振發(fā)射，而124.5 eV 光子能量激發(fā)了Ce4+的Ce4f0 能級(jí)中電子的共振發(fā)射。隨著離子轟擊時(shí)間的增加，還原態(tài)Ce3+的強(qiáng)度逐漸增大，并在濺射15 min 后達(dá)到了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值。

　　Ce4f 能級(jí)共振光電發(fā)射的相對(duì)強(qiáng)度比值，DCe3+/DCe4+,可有效的監(jiān)控Ce3+和Ce4+的相對(duì)強(qiáng)度。由此可見(jiàn)，在Ar 離子轟擊過(guò)程中，共振光電發(fā)射是極其有利的測(cè)試方法來(lái)分析CeO2-x 的氧化還原過(guò)程。

　　關(guān)鍵詞：Ar 離子轟擊 共振光電發(fā)射譜 CeO2-x 薄膜 DCe3+/DCe4+