Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS), juga dikenal sebagai spektroskopi elektron untuk analisis kimia (ESCA), adalah teknik sensitif permukaan yang mengukur komposisi unsur dan keadaan kimia dari 1–10 nm teratas suatu material. Teknik ini banyak digunakan dalam ilmu material, katalisis, karakterisasi semikonduktor, dan penelitian korosi.
XPS didasarkan pada efek fotolistrik. Sampel diiradiasi dengan sinar-X monokromatik, biasanya Al Kα (1486,6 eV) atau Mg Kα (1253,6 eV), menyebabkan elektron tingkat inti terpancar. Energi kinetik fotoelektron yang dipancarkan diukur, dan energi ikat dihitung sebagai EB = hν - EK - φ, di mana hν adalah energi foton, EK adalah energi kinetik terukur, dan φ adalah fungsi kerja spektrometer.
Setiap unsur memiliki serangkaian energi ikat karakteristik, memungkinkan identifikasi kualitatif. Lingkungan kimia suatu atom menggeser energi ikatnya hingga beberapa eV, memberikan informasi tentang keadaan oksidasi dan ikatan kimia. Misalnya, puncak C 1s muncul pada 284,8 eV untuk ikatan C-C, 286,4 eV untuk ikatan C-O, dan 288,8 eV untuk O-C=O. Analisis kuantitatif menggunakan luas puncak relatif yang dikoreksi oleh faktor sensitivitas untuk menentukan konsentrasi atom.
XPS hanya memeriksa 10 nm terluar karena fotoelektron dari lapisan yang lebih dalam kehilangan energi melalui hamburan inelastis. Kedalaman analisis tergantung pada jalur bebas rata-rata inelastis fotoelektron, yang bervariasi dengan energi kinetik dan material. XPS resolusi sudut memvariasikan sudut deteksi untuk memberikan profil kedalaman non-destruktif.
Spektrum survei (0–1200 eV) mengidentifikasi semua unsur yang ada kecuali hidrogen dan helium. Spektrum resolusi tinggi dari puncak individu memberikan informasi keadaan kimia. XPS dapat mendeteksi semua unsur dengan nomor atom di atas 3 pada batas deteksi sekitar 0,1 persen atom. Profil kedalaman menggunakan sputtering ion argon mengungkapkan komposisi sebagai fungsi kedalaman.
Aplikasi meliputi karakterisasi kontaminasi permukaan, verifikasi fungsionalisasi permukaan, analisis komposisi film tipis, dan analisis kegagalan perangkat elektronik.
