CHAPITRE 5 - MÉTHODES D’ANALYSE DE L’INGÉNIEUR DES SURFACES
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6. I . 6. Champs d’applications
Interactions gaz-surfaces, corrosion, catalyse
Semi-conducteurs, interfaces métal-semi-conducteur
Couches minces métalliques, multicouches.
Métallurgie, ségrégation dans les métaux et alliages
Interfaces solide-solide, processus de croissance
6.2. Spectroscopie de photoélectrons
induits par les rayons X
La spectroscopie de photoélectrons induits par les rayons X (XPS pour X-ray
photoelectron spectroscopy) est souvent appelée ESCA (electron spectroscopy for
c h e r n i d analysis), notamment par les chimistes et les industriels. Cet acronyme, forgé par l’inventeur de la méthode*, est cependant peu informatif et très
ambigu. Beaucoup d’autres spectroscopies d’électrons comme, par exemple, la
spectroscopie Auger, décrite plus haut, renseignent sur la chimie des échantillons. I1 est cependant vrai que le point fort de 1’XPS est l’analyse des liaisons
chimiques en surface.
6.2. I. Principe
L’ESCA/XPS est une méthode d’analyse des surfaces qui se fonde sur l’ionisation de niveaux de cœur et l’émission d u n photoélectron. Elle décrit des états
finals mono-ionisés. Le calcul de l’énergie du photoélectron est plus simple que
dans le cas de l’émission Auger, où l’état final est doublement ionisé.
U n faisceau de rayons X, en général u n rayonnement K a d’énergie inférieure
a 3 keV, monochromatisé ou non, frappe l’échantillon à analyser. Des électrons
appartenant a des niveaux de cœur ou a des orbitales de valence sont éjectés
avec une énergie cinétique. E,, égale a la différence entre l’énergie incidente (hv)
et leur énergie de liaison, E,, dans l’atome où ils se trouvaient comme on le
voit sur le diagramme d’énergie de la figure 5.62 où W représente le travail de
sortie.
La terminologie utilisée pour indexer ces pics se fonde sur la dénomination de
l’état quantique du niveau ionisé (notation lsl12, 2s,/,, 2p1,,, 2p3,2, 3d3/,, 3d,/,,
L‘énergie est en général comprise entre 200 et 1 500 eV. Elle correspond à des
4f5/2’ 4f7,2...).
profondeurs d’échappement allant de 2 a 10 nm (Fig. 5.58).
* K. Siegbahn, physicien suédois, prix Nobel de physique en 1981.
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6. I . 6. Champs d’applications
Interactions gaz-surfaces, corrosion, catalyse
Semi-conducteurs, interfaces métal-semi-conducteur
Couches minces métalliques, multicouches.
Métallurgie, ségrégation dans les métaux et alliages
Interfaces solide-solide, processus de croissance
6.2. Spectroscopie de photoélectrons
induits par les rayons X
La spectroscopie de photoélectrons induits par les rayons X (XPS pour X-ray
photoelectron spectroscopy) est souvent appelée ESCA (electron spectroscopy for
c h e r n i d analysis), notamment par les chimistes et les industriels. Cet acronyme, forgé par l’inventeur de la méthode*, est cependant peu informatif et très
ambigu. Beaucoup d’autres spectroscopies d’électrons comme, par exemple, la
spectroscopie Auger, décrite plus haut, renseignent sur la chimie des échantillons. I1 est cependant vrai que le point fort de 1’XPS est l’analyse des liaisons
chimiques en surface.
6.2. I. Principe
L’ESCA/XPS est une méthode d’analyse des surfaces qui se fonde sur l’ionisation de niveaux de cœur et l’émission d u n photoélectron. Elle décrit des états
finals mono-ionisés. Le calcul de l’énergie du photoélectron est plus simple que
dans le cas de l’émission Auger, où l’état final est doublement ionisé.
U n faisceau de rayons X, en général u n rayonnement K a d’énergie inférieure
a 3 keV, monochromatisé ou non, frappe l’échantillon à analyser. Des électrons
appartenant a des niveaux de cœur ou a des orbitales de valence sont éjectés
avec une énergie cinétique. E,, égale a la différence entre l’énergie incidente (hv)
et leur énergie de liaison, E,, dans l’atome où ils se trouvaient comme on le
voit sur le diagramme d’énergie de la figure 5.62 où W représente le travail de
sortie.
La terminologie utilisée pour indexer ces pics se fonde sur la dénomination de
l’état quantique du niveau ionisé (notation lsl12, 2s,/,, 2p1,,, 2p3,2, 3d3/,, 3d,/,,
L‘énergie est en général comprise entre 200 et 1 500 eV. Elle correspond à des
4f5/2’ 4f7,2...).
profondeurs d’échappement allant de 2 a 10 nm (Fig. 5.58).
* K. Siegbahn, physicien suédois, prix Nobel de physique en 1981.