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Auteur(s)
-
Jacques CAZAUX : Professeur émérite à l’université de Reims
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Après avoir acquis un spectre Auger en sonde fixe (voir []), la cartographie d’un élément s’obtient aisément en mesurant l’évolution de l’intensité de la raie Auger correspondante au cours du balayage de la surface de l’échantillon par la sonde électronique incidente, alors que le profil en profondeur s’obtient, en sonde fixe, en suivant cette même évolution au cours de l’érosion ionique de la surface.
Avec la spectroscopie des photoélectrons X (XPS : « X-ray photoelectron spectroscopy » ou ESCA : « electron spectroscopy for chemical analysis ») et la spectroscopie de masse des ions secondaires (SIMS), la spectromicroscopie Auger induite par des électrons (association de la spectroscopie, généralement désignée par l’acronyme e – AES pour « electron-induced Auger electron spectroscopy », et de la microscopie Auger, généralement désignée par SAM pour « scanning Auger electron microscopy ») est l’une des trois techniques privilégiées pour l’ analyse élémentaire des surfaces et des interfaces.
Combiné à sa grande sensibilité superficielle, son caractère spécifique réside d’abord dans son excellente résolution latérale qui lui permet d’analyser des objets de taille micrométrique, voire nanométrique. Outre les perspectives d’application dans les différents domaines des nanotechnologies, ses applications privilégiées concernent les industries de la microélectronique (analyse et contrôle des circuits à haute intégration), de la métallurgie (pour la composition des joints de grains), de la mécanique et des traitements de surface, voire de la catalyse (pour l’analyse ponctuelle de catalyseurs dispersés) ainsi que dans les laboratoires de recherche et d’application des multicouches métalliques.
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Applications de la spectromicroscopie Auger
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1. Cartographie et analyse en profondeur
1.1 Microscopie Auger
L’acquisition d’une image en électrons secondaires de la surface de l’échantillon par microscopie électronique à balayage (MEB) est un préalable à toute analyse Auger car cette acquisition permet de sélectionner la zone d’intérêt pour y pratiquer ultérieurement une analyse ponctuelle. L’acquisition d’un spectre local peut être prolongée par la cartographie xy (ou un profil le long d’une direction privilégiée x) d’un ou de plusieurs éléments donnés en mesurant, au cours du balayage de la sonde incidente, l’évolution de l’intensité des raies Auger correspondantes. La démarche est donc similaire à celle relative à l’acquisition d’une image en microscopie électronique à balayage en substituant la détection des électrons secondaires par la détection d’un ou de plusieurs signaux, correspondant chacun à un intervalle énergétique présélectionné du spectre Auger délivré par l’analyseur (raie Auger ou fond continu en aval de cette raie). En fait, l’idéal serait d’acquérir un spectre haute résolution énergétique pour chaque point image de façon à obtenir finalement des spectres images à trois dimensions ( x, y, E C), (comme en spectroscopie de perte d’énergie des électrons en transmission sur des films minces ou electron energy less spectroscopy : EELS) afin de développer ultérieurement les procédures de quantification décrites dans (§ 3) : soustraction du fond continu et correction des effets de matrice. Une telle acquisition est possible en EELS car la mise en œuvre de barrettes de détecteurs permet l’acquisition simultanée de la totalité du spectre. En microscopie Auger, faute d’une détection totalement parallèle, un tel objectif imposerait des temps d’acquisition prohibitifs, dans le cas d’un détecteur unique, pour l’acquisition à...
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Cartographie et analyse en profondeur
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AUGER (P.) - Sur les rayons β secondaires produits dans un gaz par des rayons X - . Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, 177, 169 (1923).
-
(2) - AUGER (P.) - L’effet photoélectrique composé - . Annales de Physique, 10 serie, t. VI, 183 (1926).
-
(3) - BRIGGS (D.), RIVIÈRE (J.C.) - Spectral interpretation - , chap. 3 dans Practical Surface Analysis, BRIGGS (D.) et SEAD (M.P.) (éd.) Wileyand Sons, p. 85 (1990).
-
(4) - CAZAUX (J.) - Minimum detectable dimension, resolving power and quantification of Scanning Auger Microscopy at high lateral resolution - . Surf. Interf. Anal., 14, 35 (1989).
-
(5) - POWELL (C.J.) - Effect of backscattered electrons on the analysis area in scanning Auger microscopy - . Applied Surface Science, 230, 327 (2004).
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(6) - JABLONSKI (A.), POWELL (C.J.) - Velationships...
NORMES
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Analyse chimique des surfaces - Comité technique ISO/TC 201 -
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Analyse chimique des surfaces – Profilage d’épaisseur par bombardement – Optimisation à l’aide de systèmes mono- ou multicouches comme matériaux de référence - ISO 14606:2000 - 10-00
-
Analyse chimique des surfaces – Protocoles de l’information - ISO 14975:2000 - 12-00
-
Analyse chimique des surfaces – Protocole pour le transfert des données - ISO 14976:1998 - 7-98
-
Analyse chimique des surfaces – Spectroscopie d’électrons Auger – Description de certains paramètres relatifs à la performance instrumentale - ISO 15471:2004 - 5-04
-
Analyse chimique des surfaces – Spectromètres d’électrons Auger à résolution moyenne – Étalonnage des échelles d’énergie pour l’analyse élémentaire - NF ISO 17973 - 4-06
-
Analyse chimique des surfaces – Spectromètres...
1 Bases de données et logiciels
Voir aussi sur les sites des constructeurs.
Surface and Nano-analysis Basics, NPL
http://www.npl.co.uk/nanoanalysis/surfanalbasics.html#aes
NPL Auger Electron Spectrometer Intensity Calibration Software
http://www.npl.co.uk/nanoanalysis/a1users.pdf
NIST Scientific and Technical Databases
NIST Electron Elastic-Scattering Cross-Section Database
http://www.nist.gov/srd/nist64.htm
NIST Electron Inelastic-Mean-Free-Path Database
http://www.nist.gov/srd/nist71.htm
NIST Electron Effective-Attenuation-Length Database
http://www.nist.gov/srd/nist82.htm
Common Data Processing System (COMPRO, SASJ)
Simulation of Electron Spectra for Surface Analysis (SESSA)
http://www.iap.tuwien.ac.at/~werner/asessa_sim.html
The inelastic mean free path of electrons in solids (TITMFPES)
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Versailles Project on Advanced...
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