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ARXPS - Angle resolved XPS

Il segnale fotoelettronico da un solido omogeneo segue il coseno di θ dove θ è l'angolo rispetto alla noemale alla superficie e che viene chiamato angolo di emissione.

L'angolo formato con la superficie del campione viene chiamato angolo di take-off.



Se consideriamo l'equazione di Lambert-Beer è chiaro che la profondità di analisi dipende dall'angolo di emissione θ; registrando lo spettro con una buona risoluzione angolare ad un valore supponiamo di 75° e l'analisi sarà estremamente sensibile alla superficie.

Quando l'angolo diventa più piccolo la profondità di analisi si avvicina al valoe limite di 3λ, questo valore è riferito ad un'analisi di profondità XPS anche se viene espresso meglio come 3λcosθ.


Questo modo di fare un profilo di profondità ha un valore inestimabile per variazioni di composizione che si verificano molto vicino alla superficie ed è stato sviluppato per stui di film passivi su metalli e segregazione di superficie nei polimeri.

La risoluzione angolare può andare a ridurre l'intervallo angolare a cui può essere effettuata l'analisi ma vi è un compromesso tra la risoluzione angolare e la sensibilità (che dipende dal tempo di acquisizione).
Lo spettro viene raccolto a diversi valori di angolo di take-off inclinando il campione.

È chiaro che il picco di ossido è dominante in superficie mentre il picco dato dall'arsenico nella forma di GaAs è più dominante vicino alla normale. L'ossido si avrà in superficie quindi come l'angolo diventa più piccolo questo picco diventerà sempre di minore importanza rispetto a quello relativo a specie che si trovano più in profondità.



Con il ARXPS tradizionale inclinare il campione e prendere uno spettro per ogni angolo è molto lento, quando si inclina il campione cambiano anche la sorgente e l'analizzatore; diventa difficile effettuare un'analisi su una piccola area (Small Area XPS) ed inoltre se il campione è grande diventa difficile inclinarlo. Ora vengono utilizzati dei nuovi metodi di analisi XPS che risultano essere veloci e dati da un'acquisizione parallela di energia ed angoli, non c'è bisogno di inclinare il campione e l'angolo di take-off non va ad influenzare l'ampiezza a mezza altezza e la posizione del picco; inoltre si possono analizzare campioni quanto più grandi possibile.

Questo può essere ottenuto come il Theta probe rispetto all'ARXPS tradizionale (QUANTERA). È un sistema di lenti che permette di variare l'angolo di analisi ed in questo modo si possono analizzare campioni di differenti dimensioni e tutti gli angoli possono essere focalizzati esattamente nel medesimo punto.

di Laura Marongiu
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