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Analyse de l'extrême surface de nanoobjets isolés par XPS

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Safia Benkoula
  • Function : Author
  • PersonId : 775653
  • IdRef : 193121565
Damien Aureau
Christophe Nicolas
  • Function : Author
  • PersonId : 759783
  • IdRef : 075098865
Minna Patanen
Xiaojing Liu
Jean-Luc Le Garrec
Emmanuel Robert
Arnaud Etcheberry
Cécile Reynaud
  • Function : Author
  • PersonId : 944848
Catalin Miron

Abstract

La spectroscopie de photoélectrons X (XPS) est une technique d'analyse de surface très efficace et qui progresse toujours. Toutefois, lorsqu'elle est appliquée à des nano-objets, cette technique fait face à des inconvénients dus aux interactions avec le substrat et l'échantillon ainsi qu'à des effets de charge 1. Nous présentons une nouvelle approche expérimentale de l'XPS basée sur le couplage du rayonnement synchrotron avec un faisceau sous vide de nanoparticules libres, focalisé par un système de lentilles aérodynamiques 2. Deux exemples d'expériences réalisées sur la ligne PLEIADES du synchrotron SOLEIL seront présentés pour illustrer l'efficacité de cette approche schématisée sur la Fig. 1a. Dans le premier exemple, la structure de l'interface Si/SiO2 est ainsi sondée sans aucune interaction avec le substrat sur des nanocristaux de silicium préalablement oxydés à l'air ambiant 1 (Fig. 1b) ou par traitement thermique sous air. La caractérisation complète de la surface a été obtenue pour différentes tailles de nanocristaux compris entre 4 et 80 nm et pour différents traitements oxydants. La technique permet de sonder la présence des différents états d'oxydation à l'interface et d'en déduire une épaisseur de la couche d'oxyde. Pour les nanoparticules les plus petites et les plus oxydées, une interface relativement abrupte comportant des doubles liaisons Si=O est mise en évidence. Dans le deuxième exemple, l'adsorption d'eau à la surface de nanoparticules de TiO2 est étudiée en phase gazeuse 3. Des aérosols secs de TiO2 sont exposés à une pression de vapeur d'eau contrôlée avant d'être directement analysées par XPS. La technique permet ici l'observation d'une adsorption majoritairement dissociative de l'eau à la surface du TiO2 dans sa toute première phase, mettant en évidence une surface largement recouverte de groupements OH (Fig. 1c).
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Sublemontier_ELSPEC_2016.pdf (579.92 Ko) Télécharger le fichier
Origin : Files produced by the author(s)

Dates and versions

cea-02346105 , version 1 (04-11-2019)

Identifiers

  • HAL Id : cea-02346105 , version 1

Cite

Olivier Sublemontier, Safia Benkoula, Damien Aureau, Christophe Nicolas, Minna Patanen, et al.. Analyse de l'extrême surface de nanoobjets isolés par XPS. ELSPEC'2016, May 2016, Meudon, France. ⟨cea-02346105⟩
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