Interprétation des profils aux interfaces dans l'analyse par SIMS des multicouches métalliques

Résumé
L'analyse des interfaces dans les multicouches métalliques à partir des profils SlMS obtenus en utilisant un faisceau primaire d'ions Cs⁺ et en détectant les ions moléculaires MCs⁺ (M étant l'élément à analyser) montre que dans de nombreux cas on observe une variation anormale du rendement ionique de MCs⁺ aux interfaces. Ce phénomène est lié d'une part à l'existence d'une couche interfaciale d'interdiffusion d'épaisseur nanométrique et d'autre part au rapport de densité des deux métaux constituant la multicouche. Quand le rapport de densité du métal lourd à celle du métal léger est inférieur à 1,4 cet anomalie de rendement ionique aux interfaces n'apparaît pas. C'est le cas des multicouches Ni-Fe, Co-Fe, Cu-Co, Nb-Fe, Fe-V, Ag-Co, Co-Zr, V-Ti, Al-Si pour lesquelles ce rapport varie de 1,13 à 1,36. Quand ce rapport est supérieur à 1,4 on observe une forte exaltation du signal MCs⁺ de l'élément léger et en général une atténuation du signal de l'élément lourd. C'est le cas des multicouches Ni-V, Ti-Al, Fe-Ti, Nb-Ti, Co-Ti, Ni-Ti, Cu-Ti, Cu-Al, Ni-Al, W-Ti, W-Al, Pt-Al, Pt-Si pour lesquelles ce rapport varie de 1,46 à 9,18. Ces résultats ont été confirmés par une étude comparative des intensités SIMS données par chacun des deux métaux à l'état pur et à l'état d'alliages homogènes de différentes compositions obtenues en couches minces par copulvérisation.