CHAPITRE 5 - MÉTHODES D’ANALYSE DE L’INGÉNIEUR DES SURFACES
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valence, les changements dans l’environnement chimique d’un atome s’accompagneront d’un déplacement en énergie et/ou d’une modification de la forme du
pic Auger correspondant, conférant à la méthode une grande sensibilité aux
effets chimiques.
Enfin, comme les faisceaux d’électrons peuvent être focalisés facilement, on
pourra réaliser une analyse ponctuelle avec une résolution spatiale latérale de
l’ordre de 20 nm et faire une cartographie des éléments présents à la surface
avec en plus, quelquefois, leur différence d’état d‘oxydation. Les appareils ayant
cette fonction d’imagerie sont basés sur une colonne de microscopie à balayage
travaillant sous ultravide. On a alors u n microscope Auger a balayage (SAM :
scanning Auger microscope).
Comme le bilan électronique du processus d’interaction entre électrons et
matière n’est pas égal à 1, l’étude des isolants pourra être délicate car il apparaît
une charge à la surface qui modifie l’énergie des électrons Auger sortant du
matériau analysé. Dans la région où le rendement d’émission secondaire q est
peu supérieur à 1, on montre que la charge superficielle se stabilise à quelques
volts et n’empêche pas l’analyse.
6. I .2. Appareillage
La spectroscopie Auger doit être mise en œuvre dans une enceinte sous ultravide. L a cible à analyser est bombardée sous incidence normale si le canon à
électrons qui sert de sonde est coaxial avec l’analyseur, sinon sous une incidence
plus ou moins rasante. Les analyseurs commerciaux permettant l’analyse en
énergie des électrons rétrodiffusés sont de plusieurs types :
1 . à potentiel retardateur ou RFA (retardingfield analyzer),
2. à miroir cylindrique ou CMA (cylindrical mirror analyzer),
3. hémisphérique,
4. combiné RFA - CMA.
Rentrer dans le détail des performances et des limites de chacun de ces analyseurs va au-delà des objectifs de cet ouvrage. En général, la configuration est
imposée par le constructeur de l’appareillage de spectroscopie Auger. En résumé,
on peut dire que le RFA, base des optiques de diffraction d’électrons lents
(LEED), n’est plus guère utilisé que comme analyseur d’appoint dans des
enceintes dédiées à la caractérisation structurale de surfaces où des informations sur la composition chimique de la surface restent de première nécessité. Le
CMA est un des analyseurs les plus couramment construits et les plus performants pour l’analyse Auger tandis que les autres types d’appareils sont souvent
développés en combinaison avec d’autres méthodes analytiques.
Les spectres sont usuellement enregistrés dans le mode << dérivé B (analogique)
où on obtient la dérivée de la courbe de distribution en énergie dN(E)ldE [ou
EdN(E)/dE pour les CMA]. Cette courbe facilite l’identification des pics Auger et
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valence, les changements dans l’environnement chimique d’un atome s’accompagneront d’un déplacement en énergie et/ou d’une modification de la forme du
pic Auger correspondant, conférant à la méthode une grande sensibilité aux
effets chimiques.
Enfin, comme les faisceaux d’électrons peuvent être focalisés facilement, on
pourra réaliser une analyse ponctuelle avec une résolution spatiale latérale de
l’ordre de 20 nm et faire une cartographie des éléments présents à la surface
avec en plus, quelquefois, leur différence d’état d‘oxydation. Les appareils ayant
cette fonction d’imagerie sont basés sur une colonne de microscopie à balayage
travaillant sous ultravide. On a alors u n microscope Auger a balayage (SAM :
scanning Auger microscope).
Comme le bilan électronique du processus d’interaction entre électrons et
matière n’est pas égal à 1, l’étude des isolants pourra être délicate car il apparaît
une charge à la surface qui modifie l’énergie des électrons Auger sortant du
matériau analysé. Dans la région où le rendement d’émission secondaire q est
peu supérieur à 1, on montre que la charge superficielle se stabilise à quelques
volts et n’empêche pas l’analyse.
6. I .2. Appareillage
La spectroscopie Auger doit être mise en œuvre dans une enceinte sous ultravide. L a cible à analyser est bombardée sous incidence normale si le canon à
électrons qui sert de sonde est coaxial avec l’analyseur, sinon sous une incidence
plus ou moins rasante. Les analyseurs commerciaux permettant l’analyse en
énergie des électrons rétrodiffusés sont de plusieurs types :
1 . à potentiel retardateur ou RFA (retardingfield analyzer),
2. à miroir cylindrique ou CMA (cylindrical mirror analyzer),
3. hémisphérique,
4. combiné RFA - CMA.
Rentrer dans le détail des performances et des limites de chacun de ces analyseurs va au-delà des objectifs de cet ouvrage. En général, la configuration est
imposée par le constructeur de l’appareillage de spectroscopie Auger. En résumé,
on peut dire que le RFA, base des optiques de diffraction d’électrons lents
(LEED), n’est plus guère utilisé que comme analyseur d’appoint dans des
enceintes dédiées à la caractérisation structurale de surfaces où des informations sur la composition chimique de la surface restent de première nécessité. Le
CMA est un des analyseurs les plus couramment construits et les plus performants pour l’analyse Auger tandis que les autres types d’appareils sont souvent
développés en combinaison avec d’autres méthodes analytiques.
Les spectres sont usuellement enregistrés dans le mode << dérivé B (analogique)
où on obtient la dérivée de la courbe de distribution en énergie dN(E)ldE [ou
EdN(E)/dE pour les CMA]. Cette courbe facilite l’identification des pics Auger et