二维材料界面的电子结构很大程度上决定了器件的性能，通过XPS与UPS可以对二维材料的价带谱进行研究，本文研究了两者的区别，并分析了导致差异的原因。

离子束溅射清洁技术经常用于去除暴露在空气中的样品表面的吸附污染，亦可用于对薄膜材料的深度分析。本文使用岛津X射线光电子能谱仪（XPS）仪器配备的多模式气体团簇离子源（GCIS）氩离子枪，针对不同类型材料进行清洁/深度分析，并对比了单氩离子模式刻蚀与团簇模式刻蚀对表面元素化学态的影响。结果表明，团簇氩离子刻蚀对材料的破坏更小，能够最大程度保留样品原始信息。

二维材料具有的简单二维结构、特有对称性等特点，使其具有独特的性能，近年来，人们对MoS2等二维材料的研究产生了较大兴趣。二维材料可应用于晶体管、传感器、电极、绝缘体等。在本报告中，使用X射线以及紫外光激发获得了二硫化钼（MoS2）价电子带的光电子能谱。利用Ar团簇离子进行谱图测定，验证了清洁前后样品谱图的差异。进行MoS2薄膜的表面分析，获取了表面性质和键合状态相关的有益信息。

XPS（X射线光电子能谱：X-ray Photoelectron Spectroscopy）作为一种表面分析方法，除了可以对物质表面约10 nm处存在的元素进行定性和定量分析外，还可以分析化学键合状态。该方法在催化剂研究领域，广泛应用于分析催化剂中所含元素的状态。特别地，分析由于热处理和气体反应引起的元素化学键合状态的变化在阐明催化反应机理方面起着很大的作用。在催化剂反应之后将样品取出到大气中并转移到分析装置中时，由于会与大气反应，样品的表面状态可能会发生变化。如果在转移过程中表面化学状态发生变化，则无法在反应后立即观察到表面状态。为了防止样品在转移过程中与大气发生反应，可以选择使用空气敏感样品转移装置。该装置用于将样品转移至XPS仪器中，在手套箱中装样，转移过程中用稀有气体密封，，整个过程中样品不接触大气。本文中将介绍一个例子，使用样品转移装置将在实验室中经还原处理的催化剂样品导入XPS装置并进行测试，而不会暴露于大气中。此外，为了进行比较，将同时给出处理后暴露于大气之后测定的数据。

通过XPS可以了解材料表面10nm厚度的元素化学态信息，而通过ARXPS可以将分析深度进一步降低到1~3nm。但是ARXPS数据的解析是困难的，本文说明了如何通过MEM软件来对ARXPS数据进行重构得到深度剖析曲线。同时通过Minibeam VI团簇离子枪对表面污染进行去除，研究了表面污染对MEM结果的影响。

X射线光电子能谱（XPS）技术结合氩离子刻蚀技术可以有效对材料表面以及沿深度方向进行测试，以得到材料结构相关信息，不同的刻蚀模式的选择对结果有较大的影响。本文选用非贵金属Ni桥连NiS / g-C₃N₄复合材料，采用XPS技术对材料表面进行表征，结合团簇氩离子刻蚀技术对材料进行深度剖析，判断不同元素的化学状态信息。

磁透镜是现代X射线光电子能谱仪（XPS）的关键部件，但在对磁性样品进行分析时，样品的磁性可能会干扰光电子的运动轨迹。本文选用了两种不同性状的磁性材料，提出了在对磁性材料进行分析时的注意事项，并对磁性材料表面的元素及化学态组成进行了分析。

石墨烯在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。本文通过XPS（X射线光电子能谱）成像对Si片上沉积的石墨烯进行了分析，通过选区采谱对石墨烯表面元素含量进行了分析，并对石墨烯薄片厚度进行了推测。

柔性全固态薄膜锂电池可以有效解决当前商用锂离子电池的安全性问题，并具有较长的使用寿命，在可穿戴、柔性显示等领域具有非常广阔的应用前景。锂磷氮氧（LiPON）作为固态电解质，具有离子电导率高、热稳定性好和电化学窗口宽等优点，在全固态薄膜电池中有重要的应用价值。本文采用X射线光电子能谱技术（XPS）对LiPON电解质进行深度分析，以研究不同氩离子刻蚀模式对锂离子定量的影响。

本文对Sn掺杂的C12A7: e-驻极体纳米粒子的表面化学性质进行了全面的X射线光电子能谱（XPS）表征，结果表明在掺杂的C12A7: e-纳米颗粒的表面上，Sn物种主要以Sn4 +的形式存在。通过单Ar+和Ar团簇离子刻蚀研究了元素随深度的分布情况。结果表明，Sn在表面富集，氩离子刻蚀会将部分Sn4+还原为金属态Sn，Ar团簇离子刻蚀对Sn4+的还原作用要弱于单Ar+刻蚀。刻蚀后元素Ca，Al，O的化学状态和分布没有明显变化。本研究对掺杂的C12A7: e-纳米粒子的化学状态分析提供了新颖的见解。