铪

铪 •过渡金属

铪元素 XPS 主峰：Hf4f
干扰峰：O KLL
常见化学状态的结合能：

实验信息

• 如果分析氮化氧化铪/氮化硅酸铪，则采集整个 Hf4p 区域（最高达 490 eV）谱峰，确保同时采集 Hf4p_3/2 和 Hf4p_1/2 谱峰。
  • 这样可以更好的从重叠的 Hf4p_1/2 等离子体损失峰中去卷积得到真实的 N1s 信号。

XPS 光谱解读

• 次强峰 Hf4s 峰直接与 O1s 区域重叠。
• 来自 Hf4p1/2 峰的等离子体损失特征峰明显与 N1s 区域重叠。在对氮化氧化铪/氮化硅酸铪样品的 N1s 区域进行峰拟合时必须谨慎。
• Hf4f 区域具有明显的自旋轨道分裂峰 (Δ=1.68 eV)。
  • 铪金属的能量损失特征峰出现在 30 eV 处，HfO2 的能量损失特征峰出现在 23.5 eV 处。
  • 铪金属 Hf4f 区域的峰形不对称。
  • 铪化合物（如氧化物）具有对称的 Hf4f 峰。

基本信息说明

• 氧化铪被氩离子束还原，形成一系列氧化态化合物。
  • 深度剖析时尽可能用最低的离子束能量或者采用团簇模式清洁样品表面。

关于本元素

符号：Hf
发现时间：1923
命名起源：拉丁语 Hafnia
外观：银白色
发现人：Dirk Coster，George von Hevesy
来源于：锆石

熔点：2423 K
沸点：5673 K
密度[kg/m³]：13310
摩尔体积：13.44 × 10^-6 m³/mol
质子/电子：72
中子：106
壳层结构：2,8,18,32,10,2
电子构型：[Xe]4f¹⁴5d²6s²
氧化态：4
晶体结构：六方晶系

在使用 X 射线光谱分析研究锆矿样品原子内部的核外电子排列时，D. Coster 和 G. von Hevesy 发现了元素铪，同时也能预测该元素的电子结构。铪是一种有光泽的银灰色四价过渡金属，具有许多与锆相似的特征。在所生产的全部铪金属中，有一半是通过锆精炼的副产物生产而得。虽然在天然锆化合物中发现了铪，但铪在自然界中并不以游离元素形式存在。铪是优良的中子吸收剂，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，用于制造核控制棒，如核潜艇中使用的控制棒。

应用指南

• 使用角分辨 XPS 对硅胶上的高-k 介电材料进行表征

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