Oxydes en basses dimensions – Bâtis ultra-vide de science des surfaces


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Deux bâtis « faits maison » sont dédiés à l’analyse des surfaces et films minces d’oxydes en environnement ultra-vide. Ils permettent de mettre en oeuvre la plupart des techniques de science des surfaces et plus spécifiquement de combiner l’analyse locale par microscopie à celle chimique par spectroscopie de photoélectrons. De conception similaire, ils sont chacun divisés en deux chambres.

Celle d’analyse comprend : 

  • un microscope à champ proche de type ScientaOmicron, dont un à température variable sous électronique MATRIX et un à température ambiante sous électronique SCALA. Ils permettent d’imager et d’étudier les propriétés électroniques des surfaces jusqu’à l’échelle atomique soit en mode courant tunnel (STM topographie et spectroscopie) soit en mode forces atomiques (AFM contact et vibrant) ; 
  • un analyseur de photoémission (EA125 5 channeltrons de ScientaOmicron ou PHOIBOS 110 de SPECS avec un détecteur 1D à ligne retard) pour l’analyse chimique de surface par XPS et l’étude de bande valence par UPS ; l’analyseur est monté sur un chambre blindée en μ-metal ; le package I4P sous IgorPro a été développé pour l’analyse quantitative des spectres XPS ; 
  • une source X non-monochromatée Al/Mg-Kα et/ou monochromatée Al-Kα (XR1000 de ScientaOmicron) ; 
  • une lampe UV à décharge (HIS13 de Focus Gmbh) et/ou un canon à ions focalisé pour l’analyse de surface par rétrodiffusion d’ions (LEIS) ; 
  • un manipulateur multi-axes de type  UHV-Design compatible avec les supports échantillons Omicron ; il peut être refroidi soit à l’azote ou l’hélium liquide ou chauffé résistivement jusqu’à 1200K. 

© INSP – Cécile Duflot

La chambre de préparation comprend :

  • un spectromètre de masse quadrupolaire (QMS200 de Pfeiffer) en configuration de désorption thermique (TPD) ; 
  • des hublots silice pour des mesures temps réel de spectroscopie de réflectivité différentielle UV-visible (200-1100nm) lors des évaporations ou des expositions à des gaz ; un logiciel GranFilm a été développé pour le calcul diélectrique des coefficients de Fresnel pour des couches formées de nanoparticules ; 
  • des évaporateurs à creuset ou bombardement électronique et un craqueur thermique pour produire H/O atomique lors de la croissance des films d’oxydes ; 
  • une balance à quartz ; 
  • un manipulateur multi-axes avec un contrôle PID de la température de l’azote liquide jusqu’à 1200K ; 
  • un four « fait maison » à bombardement électronique pour atteindre des températures élevées (>2000K) ; 
  • un canon à ions pour la préparation de surface par bombardement ; 
  • une lyre d’admission de gaz et des doseurs spécifiques ; 
  • un sas d’introduction et une chambre d’exposition/recuit à des pressions au-delà du régime de Knudsen. 

© INSP – Cécile Duflot

Les deux ensembles ultra-vide sont équipés de systèmes de pompage, étuvage et mesure de pression ad hoc. Tous les transferts sont compatibles avec les supports échantillon Omicron. 

 

Contacts

  • Grégory Cabailh : cabailh(at)insp.jussieu.fr
  • Stéphane Chenot : stephane.chenot(at)insp.jussieu.fr
  • Stéphane Guilet : stephane.guilet(at)insp.jussieu.fr
  • Rémi Lazzari : remi.lazzari(at)insp.jussieu.fr