高考申論題
109年
[材料工程] 材料分析
第 一 題
📖 題組：
X光光電子能譜儀 (XPS) 相關問題
X光光電子能譜儀 (XPS) 相關問題
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
X光光電子能譜儀(XPS)常用之光源與光電子訊號特徵為何?(15分)
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想XPS的核心物理機制——「光電效應」。答題需分兩層次：首先，說明激發源為何選用特定的軟X光（從能量解析度與線寬角度切入）；其次，剖析收集到的光電子訊號，必須涵蓋深度（表面靈敏度）、定性（特徵結合能）、化學態（化學位移）及定量（波峰面積）等四大物理特徵。
小題 (二)
以XPS進行矽晶體表面分析,如何從矽之訊號判斷是否有寄生氧化物(native oxide)生成?又如何從訊號特徵估計出氧化之狀況或程度?(10分)
思路引導 VIP
看到 XPS 分析表面化學狀態，直覺要聯想核心概念「化學位移 (Chemical Shift)」。首先說明純矽與氧化矽在 Si 2p 能譜上的結合能差異機制（屏蔽效應減弱）；接著利用兩者訊號強度的比例，並引入電子的「非彈性平均自由徑 (IMFP)」概念，來說明如何推導氧化層厚度以評估氧化程度。