Ar 离子轰击CeO2-x(111)薄膜的共振光电发射研究

Ar 离子轰击CeO2-x(111)薄膜的共振光电发射研究

王国栋1 陈长琦1 孔丹丹2 潘海斌2 朱俊发2

(1.合肥工业大学 机械与汽车工程学院真空系 合肥 230009;2.中国科学技术大学 国家同步辐射实验室 合肥 230029)

　　摘要：利用X-射线光电发射谱和同步辐射共振光电发射谱研究了外延生长的CeO2-x(111)薄膜在Ar 离子轰击作用下电子态结构的变化。外延生长的CeO2-x(111)薄膜与文献报道的完全氧化的二氧化铈薄膜一致，Ar 离子轰击诱导了氧化态CeO2-x 薄膜电子态结构的变化，导致薄膜表面部分Ce4+被还原成Ce3+。

　　当光子能量在Ce 4d→4f 激发阈值范围内，共振光电发射谱能清晰的分辨出Ce4f 能级电子对价带谱的贡献。还原态CeO2-x(111)薄膜的共振光电发射谱分别在121.5 和124.5 eV 光子能量入射时出现了激发极值。121.5 eV 光子能量激发了Ce3+的Ce4f1 能级中电子的共振发射，而124.5 eV 光子能量激发了Ce4+的Ce4f0 能级中电子的共振发射。随着离子轰击时间的增加，还原态Ce3+的强度逐渐增大，并在溅射15 min 后达到了一个相对稳定值。

　　Ce4f 能级共振光电发射的相对强度比值，DCe3+/DCe4+,可有效的监控Ce3+和Ce4+的相对强度。由此可见，在Ar 离子轰击过程中，共振光电发射是极其有利的测试方法来分析CeO2-x 的氧化还原过程。

　　关键词：Ar 离子轰击 共振光电发射谱 CeO2-x 薄膜 DCe3+/DCe4+