1

• El proceso Auger fue descubierto por Pierre Auger en 1923cuando irradiaba muestras con rayos X.

• En 1953 J.J. Lander sugirió la idea de estudiar el efecto Augerpero estimulado por electrones en lugar de fotones.

Etapas:

• Ionización atómica, por remoción del electrón central

• Emisión de electrones (Proceso Auger)

• Análisis de los electrones Auger emitidos (detección departículas cargadas con alta sensibilidad)

Observatorio Pierre Auger http://auger.cnrs.fr/

2

CARACTERIZACIÓN DE SUPERFICIES

Técnica Radiación incidente

Radiación detectada

Profundidad de muestreo

Sensibilidad Resolución espacial

Enlace químico

Composicional

AES Electrones Electrones 5-20 A° <1% 50 A° Si Si

XPS Fotones Electrones 5-20 A° <1% 5μm Si Si

Vazquez A.J. “Ciencia e ingeniería de la superficie de los materiales metálicos” Cap. 33 pág 588

La primera aplicación de la AES al análisis de superficie fue realizado por Lander en1953. Examinó varios metales y óxidos metálicos en condiciones de Ultra Alto Vacío.Scheibner y Tharp en 1967 usaron un sistema LEED para detectar la distribución deenergía de los electrones Auger.

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Proceso 1.- Ionización.

El proceso Auger es iniciado por la creación de un hueco de los niveles internos, locual se logra haciendo incidir a la muestra electrones de alta energía (de 2 a 10 KeV).Estos electrones pueden ionizar cualquier tipo de átomo.

Setlle A. “Handbook of instrumental tecniques for analitycal chemistry” 4

El átomo que fue ionizado, se encuentra en un estado altamente excitado y se relajará utilizando una de las siguientes rutas:1)Fluorescencia de rayos x2)Emisión Auger

2. Emisión de electrones (Proceso Auger)

La transición Auger está caracterizada por:1)La localización de un hueco inicial2)La localización de dos huecos finales

A. R. Chourasia and D. R. Chopra. 1997. Auger Electron Sectroscopy. Handbook of Instrumental Techniques for Analytical Chemistry 5

6

Espectrofotómetro Auger

Wilches M. “Bioingeniería” Tomo VI pág. 422, 425

7

LA ESPECTROSCOPÍA AUGER ESTÁ BASADA EN LA MEDICIÓN DE LA ENERGÍACINÉTICA DE LOS ELECTRONES EMITIDOS.

Cada elemento da un espectro característico a diferentes energías que provienen deelectrones secundarios generados por muchos procesos de dispersión inelástica.Las energías de los electrones Auger están ampliamente tabuladas para todos loselementos de la tabla periódica

Haash R. “ XPS y AES” Reproduced by permission of Physical Electronics USA8

Análisis Cualitativo

9

Hoffman S. “Auger-and X-ray photoelectron Spectroscopy in Materials Science. SpringerSeries in surface sciences. Pág. 69

Soto, G; Díaz J A; de la Cruz W. (2003). «Copper nitride films produced by reactive pulsed laser deposition». Materials Letters 57 (26-27). pp 4130-413310

a) Cu3N b) YNi

a) b)

Sardela M. “ Practical Materials Characterization” Springer Capitulo 3 11

AES grabado en el modo de dN / dE de

a) una región libre de película

b) una película de BT

c) un lugar dentro de una película

d) un punto en la parte superior de la

muestra donde no hay película se observó el

crecimiento

Fuendaliza V., Chornik B., et. Al. “La Técnica Hidrotermal Localizada: Un nuevo método de cultivo titanato de bario Films a presión atmosférica” 12

13

Aplicación

Modo de crecimiento de películas delgadas.Intercara Adsorbato/SustratoIntensidades Auger de Adsorbato (A) y sustrato (S) en función del tiempo de deposición(AST)

Vazquez A.J. “Ciencia e ingeniería de la superficie de los materiales metálicos” Cap. 33 pág 600

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Análisis Cuantitativo

Perfil de profundidad.Un haz de iones de un gas inerte (Argón) de energía de 0.5keV a 5keV excava lamuestra a un ritmo aproximadamente constante

• Se monitorean las intensidades relativas de las transiciones Auger correspondientesa los elementos de interés

Tougaard S, Sigmund P (1982) Influence of elastic and inelastic scattering on energy spectra of electrons emitted from solids. Phys Rev B 25:4452

15

Perfil de profundidad en una multicapa de HfAlSiN película

Sardela M. “ Practical Materials Characterization” Springer Capitulo 3

Ventajas

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1) La especificidad de la superficie (señal proveniente de un ebspesor de entre 0.5 y 10nm).

2) Buena resolución lateral, menor a 0.2m para muchos instrumentos comerciales convencionales (~ 3 nm para SEM y ~ 8 nm para AES en los modernos microscopios con fuentes de emisión de campo-FEG.

3) Exceptuando el hidrógeno y el helio se pueden estudiar todos los elementos de la tabla periódica.

4) Razonable sensibilidad (100 ppm para muchos elementos).

5) Se pueden realizar perfiles a distintas profundidades por bombardeo iónico con un gas inerte, siendo la precisión de la profundidad del muestreo del orden de tres monocapas.

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Desventajas

1) Las muestras deben ser conductoras o semiconductoras, ya que la necesidad deUHV implica que las muestras no conductores sólo pueden ser estudiadas bajocondiciones especiales (por ejemplo, en modernos instrumentos, neutralizandolas cargas eléctricas irradiando la muestra con iones de Ar de baja energía(<50eV)).

2) Solamente muestras sólidas pueden ser analizadas.

3) El estudio en profundidad es destructivo.

4) La cuantificación no es simple.

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Referencias• Kurt. W. “Surface Science” Fundations of catalysis and nanoscience. Wiley Edicion 2da. Capitulo 2 .

• Vazquez A.J. “Ciencia e ingeniería de la superficie de los materiales metálicos” Cap. 33• Setlle A. “Handbook of instrumental tecniques for analitycal chemistry”• A. R. Chourasia and D. R. Chopra. 1997. Auger Electron Sectroscopy. Handbook of Instrumental

Techniques for Analytical Chemistry.• Wilches M. “Bioingeniería” Tomo VI pág. 422, 425• Soto, G; Díaz J A; de la Cruz W. (2003). «Copper nitride films produced by reactive pulsed laser

deposition». Materials Letters 57 (26-27). pp 4130-4133• Sardela M. “ Practical Materials Characterization” Springer Capitulo 3• Fuendaliza V., Chornik B., et. Al. “La Técnica Hidrotermal Localizada: Un nuevo método de cultivo

titanato de bario Films a presión atmosférica• Tougaard S, Sigmund P (1982) Influence of elastic and inelastic scattering on energy spectra of

electrons emitted from solids.• Hoffman S. “Auger-and X-ray photoelectron Spectroscopy in Materials Science. Springer Series in

surface sciences. Pág. 69