Emissions optiques des produits de pulvérisation de métaux et leurs oxydes
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Date
2012
Authors
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Publisher
Universite Mouloud Mammeri
Abstract
Le présent travail développe une méthode d’analyse de surface par spectroscopie optique.
Comme, elle a été développée par des chercheurs de différentes disciplines, elle est connue sous plusieurs acronymes : SIPS (Sputter Induced Photon Spectroscopy), IBSCA (Ion Beam Spectrochimical Analysis), BLE (Bombardement-Induced Light Emission), SCANIIR (Surface Composition by Analysis of Neutral and Ion Impact Radiation) (voir Suchanska pour
plus de détails) [7]. Dans notre cas, nous baptisons la technique sous le sigle SIPS puisqu’elle s’intéresse à l’étude des radiations électromagnétiques émises suite à la désexcitation de particules excitées issues de la pulvérisation d’une surface bombardée par des ions énergétiques. L'appareillage, que nous avons utilisé, permet d’explorer un domaine spectral
s’étalant de 185 nm à 710 nm. L’identification des raies spectrales par la mesure des longueurs d’onde des photons émis permet de remonter à la nature des éléments éjectés et donc à la composition chimique de l’échantillon étudié. Ainsi cette technique peut être développée pour la détection d’impuretés sur les couches superficielles des échantillons
analysés. Cette méthode présente d’autres intérêts potentiels, notamment l’étude de l’interaction ions-surface et la compréhension du comportement d’un atome excité ou ionisé au voisinage d’une surface. De plus, cette technique a ouvert un champ d’investigation assez large dans le domaine de la recherche fondamentale, en effet des modèles ont émergé pour
expliquer le mécanisme de formation et de désexcitation des espèces excitées responsables des radiations lumineuses. Elle est aussi un moyen intéressant pour l’étude du phénomène d’adsorption, d’ailleurs beaucoup de travaux ont été dédiés à l’analyse de surfaces en présence d’oxygène et son influence sur les émissions lumineuses [8]. Par conséquent, des modèles théoriques ont été aussi proposés pour expliquer la croissance de l’émission de lumière et des atomes excités pulvérisés, quand la surface cible est exposée au gaz d’oxygène.
Nous pouvons mentionner ceux qui suggèrent la formation d’une nouvelle structure de bande sur la surface oxygénée, cette nouvelle couche est donc caractérisée par une bande d’énergie interdite, qui bloque le processus nonradiatif et par conséquent le signal lumineux s'intensifie.
La valeur de ce gap fait actuellement l’objet de plusieurs controverses pour différents oxydes,notamment les oxydes de fer et de chrome. Ainsi l’un des objectifs essentiels de nos investigations consiste en la détermination de la valeur de ce gap pour la couche d’oxyde qui se forme sur les surfaces du fer et du chrome.
Le présent travail est consacré à l’étude des échantillons fer, chrome et leurs oxydes sous forme de poudre. Nos expériences ont été réalisées sous vide et en présence d’oxygène afin d’élucider l’effet de l’oxygène sur les radiations optiques émises. Les résultats expérimentaux ont été interprétés dans le cadre du modèle d’échange d’électrons entre l’espèce excitée et la
surface de l’échantillon bombardé. Ce modèle largement utilisé dans la littérature [8, 9] et très récemment par l’équipe dirigée par Kaddouri [10,11] permet d’une part de bien expliquer l’origine des raies spectrales observées ainsi que l’exaltation de leurs intensités et d’autre part d’estimer la valeur du gap de la couche d’oxyde formée sur l’échantillon oxygéné et des oxydes étudiés sous vide ainsi que leurs affinités électroniques.
Description
111 F. ; 30 cm. ( + CD-Rom)
Keywords
Analyse de surfaces, Oxydes
Citation
PHYSIQUE DES MATERIAUX