La spectroscopie HREELS (High Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy) consiste à analyser en énergie et en direction les électrons diffusés par une surface irradiée par un faisceau d’électrons monocinétiques dont l’énergie de quelques eV est définie à quelques meV près. La diffusion est due essentiellement à l’interaction du potentiel coulombien de l’électron avec le champ dipolaire de surface. La mesure des pertes ou des gains d’énergie (modes anti-Stokes) et de leur dispersion en vecteur d’onde parallèle à la surface permet de sonder la plupart des excitations de basses énergies :
- les phonons de surface ;
- les modes vibrationnels d’atomes ou de molécules isolées ;
- les plasmons de surface et d’interface ;
- les excitations électroniques de faible énergie, en particulier dues aux états dans la bande interdite.
Le spectromètre de type LK-2000 (de LKTech) est constitué de deux analyseurs à 127° en série et d’un monochromateur mobile. La résolution ultime (largeur du pic spéculaire) est de l’ordre de 5 meV. Un manipulateur 5-axes à grande course permet de positionner et de refroidir l’échantillon (T=100K). Les mesures de spectres HREELS sur des isolants sont possibles grâce à un canon à électrons additionnel défocalisé qui permet de compenser les charges de surface.
Légende : Bâti accueillant le spectromètre HREELS.
Figure : Evolution de l’état polaronique dans la bande interdite de TiO2 lors de l’exposition de la surface à O2.
Cet appareil a permis d’étudier l’origine en termes de défauts et la nature polaronique duale des électrons en excès dans le dioxyde de titane mais également les adsorptions moléculaires à sa surface.
Contacts
- Stéphane Chenot :stephane.chenot(at)insp.jussieu.fr
- Stéphane Guilet : stephane.guilet(at)insp.jussieu.fr
- Rémi Lazzari : remi.lazzari(at)insp.jussieu.fr
