Microspettroscopia a scansione Auger
La Microspettroscopia Elettronica a Scansione Auger (SAM) fornisce una mappatura composizionale alla superficie di materiali e film sottili, con risoluzione in profondità dell’ordine di pochi strati atomici, risoluzione spaziale laterale nanometrica ed una sensibilità composizionale intorno al punto percentuale. La profilatura in profondità è effettuata tramite erosione da cannone ionico. E’applicabile a superfici nanostrutturate e bordi di grano in strutture composite e poli-cristalli
Descrizione
La Microspettroscopia Elettronica a Scansione Auger (SAM) permette la mappatura composizionale elementale di strati superficiali di materiali e film sottili, con risoluzione in profondità dell’ordine di pochi strati atomici, risoluzione spaziale laterale nanometrica ed una sensibilità composizionale intorno al punto percentuale. Originariamente impiegata per analisi metallurgiche, si è mostrata in grado di effettuare caratterizzazioni di superfici anche nanostrutturate e bordi di grano in strutture composite e poli-cristalline, nonché individuare zone di ossidazione locale. E’ anche possibile studiare l’evoluzione della diffusione di elementi alla superficie e della crescita di multistrati, risolvendo il singolo strato atomico.
E’ una tecnica fisico-chimica, eseguita mediante un microscopio elettronico a scansione operante in regime di Ultra Alto Vuoto (UHV) ed è basata sulla analisi dello spettro degli elettroni Auger emessi dalla superficie del materiale in esame, a seguito del bombardamento elettronico del fascio di elettroni primari ad alta energia. Tramite erosione da fascio ionico, è possibile realizzare una profilatura in profondità e studiare quindi l’evoluzione della composizione locale in profondità, nonché individuare la presenza di fasi ossidate e di interfacce sepolte.
A titolo di esempio, si riporta l’applicazione della tecnica SAM allo studio locale della composizione di film policristallini di InP, per applicazioni alla realizzazione di celle fotovoltaiche III-V a basso costo di produzione, con lo scopo di evidenziare differenze composizionali locali ed eventuali ossidazioni di substrato o segregazione di componenti ai bordi di grano.
La SAM è applicabile anche come tecnica per il controllo di passi di processo produttivo. Nel caso della produzione di black-silicon mediante erosione in plasma fluorurato, è stata impiegata per verificare il meccanismo di passivazione locale alla base della formazione delle nanostrutture diffusive a pilastri, dove la differenza composizionale (maggiore o minore concentrazione di Ossigeno e di Fluoro) sono indicative della avvenuta passivazione della superficie.
Nel caso di nucleazione di nanofili di ossido di W dal film di W metallico, la SAM è stata impiegata per individuare lo stato locale di ossidazione alla superficie, nonché l’assenza di ossidazione nel volume del film metallico.
Campo di applicazione
Caratterizzazione composizionale di superfici e film sottili e ultrasottili.
Mappatura composizionale di superfici nanostrutturate.
Studio di interdiffusioni chimicamente, otticamente o termicamente attivate.
Studio locale della evoluzione composizionale a seguito di trattamenti chimico-fisici superficiali
Prestazioni
Adatta alla caratterizzazione di Materiali inorganici semiconduttori o conduttivi.
Non adatta a caratterizzare isolanti.
Non adatta a campioni estremamente rugosi.
Il regime di Ultra Alto Vuoto non consente la caratterizzazione di campioni che degasino o volatili o allo stato liquido.
Bibliografia
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