La spectroscopie XPS est une technique d’analyse de surface ; elle permet d’identifier tous les éléments de la surface de l’échantillon (sauf H et He) et de déterminer leurs concentrations atomiques relatives.
Sous ultra-vide, des rayons X d’une longueur d’onde choisie (équivalente à 1486 eV) irradient l’échantillon qui émet des photoélectrons. Les photoélectrons ont des énergies propres à chaque élément, c’est ce qui permet de déterminer la composition chimique de l’échantillon.
La spectroscopie XPS permet également, grâce au déplacement des niveaux de cœur, d’obtenir des informations sur les groupements chimiques (degrés d’oxydation, de sulfuration, de fluoration, etc.). D’autre part, mesurer les bandes de valences peut apporter des informations précieuses sur les propriétés électroniques de surface.
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Déterminer la composition chimique et la distribution des différents composés chimiques à la surface d’un échantillon :
Les techniques de gravure par plasma peuvent endommager et contaminer les matériaux, ce qui peut avoir un impact sur leurs propriétés finales. La caractérisation de la surface gravée est donc nécessaire pour permettre le contrôle du processus et le développement de procédures de nettoyage.
Dans ce contexte, des analyses par imagerie XPS ont été menées sur des tranchées de 25 à 100 μm de large de titane gravées par plasma. Ces analyses ont permis d’obtenir des cartes de l’état chimique qui révèlent la localisation spatiale des éléments présents (carbone, titane et nickel).
Obtenir des informations sur les bandes de valence :
Les cellules solaires à base de pérovskite ont récemment connu une augmentation des rendements de conversion. Ces réalisations ont été rendues possibles grâce à l’utilisation de phases efficaces composées de cations mixtes et d’alliages d’halogénures mixtes. L’alliage stabilise la phase α pérovskite de FAPbI3 qui est autrement instable à température ambiante.
Dans le cadre d’une publication sur la synthèse à température ambiante d’une nouvelle famille de pérovskites hybrides α-FAPbI3 (d-α-FAPI) déficientes en plomb et en iodure et présentant une stabilité améliorée, la XPS a notamment fourni des informations sur les bandes de valence.
Il a été démontré que les phases de d-α-FAPI conservent une bande interdite directe, qui augmente de manière monotone avec la quantité de lacunes (PbI)+, avec les caractéristiques d’un semi-conducteur de type p pour de faibles concentrations de lacunes et de type n pour des concentrations plus importantes.
Cette vidéo montre comment faire pour analyser les différents états d’oxydation du cuivre Cu metal, Cu à degré d’oxydation intermédiaire Cu+2, en utilisant les Auger du cuivre. Les différents degrés d’oxydation du cuivre ont été générés par érosion ionique.
Les mesures ont été faites à l’Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel et l’analyse par Casa Software limited (UK).
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