Présentation générale

L’analyse de surface du laboratoire met en œuvre une panoplie de techniques qui permettent de qualifier et de quantifier les éléments constitutifs d’un film mince, de caractériser la forme chimique sous laquelle ils interviennent, de déterminer leur répartition en surface et en profondeur et d’étudier les différentes interfaces présentes. Ces techniques permettent une analyse multipoints sur des échantillons de plusieurs dizaines de millimètres carrés et sont pour la plupart d’entre elles non destructives, ce qui offre l’avantage de soumettre le même échantillon à différentes caractérisations. Deux types d’analyses sont pratiquées : l’analyse en énergie et l’analyse en masse. Typiquement un échantillon placé sous ultravide est exposé à un faisceau soit de rayons X (XPS), soit d’électrons (AES) ou encore d’ions (ISS/SIMS/SNMS). Les particules secondaires émises par l’échantillon, qui sont soit des électrons soit des ions ou des particules neutres, sont analysées par un détecteur spécifique qui est soit un prisme électrostatique pour l’analyse en énergie (XPS, AES, ISS) soit un filtre quadripolaire pour l’analyse en masse (SIMS, SNMS). 

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Système

Responsable :
Daniel CHIPPAUX
Docteur Ingénieur
Ingénieur de Recherche
CNRS
Tel. 02 31 45 26 06
Mail daniel.chippaux@ensicaen.fr

L’analyse de surfaces du laboratoire, installée en 1990, est un système apparenté au type LHS12 Leybold. Il est constitué d’un analyseur ESCA et d’un analyseur SIMS.
Le pôle ESCA est construit autour d’un analyseur hémisphèrique dont le rayon est de 150mm. Deux types de sources sont disponibles : une double source RX Al/Mg dont les puissances respectives sont de 450 W et 300 W, une source électronique dotée d’une pointe LaB6 dont la résolution spatiale ultime est de 0.2 micromètre pour une tension de 10 KV et un courant de 10 nA.
Le pôle SIMS met en oeuvre un analyseur quadripolaire qui couvre le domaine de masses 1-500 amu. Deux sources ioniques par impact électronique permettent d’obtenir un faisceau d’ions primaires soit Ar+ soit O2+ : l’une possède une résolution spatiale de 125 micromètres pour une tension de 5 KV, l’autre, un duoplasmatron, permet d’atteindre une résolution spatiale de 5 micromètres pour une énergie de 15 KeV.
Une imagerie physique SEM et une cartographie élémentaire SAM et SIMS complètent ces techniques.

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Techniques

Les techniques disponibles se répartissent en deux groupes : les techniques électroniques (XPS, AES) et les techniques ioniques (SIMS, SNMS). Dans les premières, on étudie l’énergie des particules, dans les secondes, leur masse. Le terme "analyses de surfaces" est inhérent aux techniques utilisées qui ne recueillent l’information qu’entre l’extrême surface et quelques nanomètres, voir quelques micromètres dans le cas d’un profil en profondeur. L’état de surface de l’échantillon, rugosité, (...)

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