Fiches Techniques

Principe : La Spectrométrie de masse à ionisation secondaire (SIMS, abréviation de l’anglais « Secondary Ion Mass Spectrometry ») détecte de très faibles concentrations de dopants et d’impuretés. Elle peut donner des profils de profondeur élémentaires couvrant une gamme étendue, allant de quelques angströms (Å) à des dizaines de microns (μm). Elle se base sur une irradiation de la cible à analyser par des ions lourds, ou par des amas polyatomiques chargés (clusters), éventuellement par des particules neutres. L’énergie du faisceau incident (faisceau primaire) est de quelques centaines d’électronvolts à 50 keV. L’interaction du faisceau incident avec le matériau se traduit par la pulvérisation de la cible sous forme de particules, chargées ou non (ions ou particules secondaires). Ce sont ces particules ionisées au cours du processus de pulvérisation (ou parfois par post-ionisation des particules neutres pulvérisées) qui sont filtrées en masse (éventuellement en énergie) pour accéder à la composition de l’échantillon-cible.

Intérêt/objectif :

Cette technique permet :

• une très grande sensibilité (de très faibles limites de détection, dans le domaine des ppb dans les cas favorables) pour la quasi-totalité des éléments de la classification périodique (analyse de traces) ;
• l’accès à l’analyse isotopique élémentaire (emploi de traceurs isotopiques, mesure des rapports isotopiques d’un même élément) ;
• la détermination de profils de concentration à partir de la surface sur des distances qui peuvent être très variables suivant les applications, de quelques dizaines de nm à quelques dizaines de µm (analyse de couches minces ou de profils de diffusion) avec une excellente résolution en profondeur ;
• la possibilité, en régime statique, d’accéder à la composition, éventuellement moléculaire, des premières couches atomiques ou moléculaires ;
• la localisation spatiale et l’imagerie 2D et 3D avec une bonne résolution, latérale (souvent mieux que 0,1 µm) et en profondeur, des éléments, ou, dans certains cas, des espèces chimiques ;
• l’utilisation des effets chimiques dits « de matrice » pour identifier, éventuellement quantifier, des composés chimiques ;
• – la possibilité, dans certaines conditions, d’identifier des composés chimiques ou des fractions moléculaires de ces composés contenus dans le matériau analysé.