Aeris a évolué. La réflectométrie des rayons X sur paillasse n’a jamais été aussi simple.

Nous avons récemment lancé des capacités de réflectométrie des rayons X (XRR) sur notre instrument Aeris mis à jour. Compatible avec le changeur d’échantillons d’Aeris, cette évolution permet des mesures de réflectométrie simples, sans avoir besoin d’une plateforme dédiée ni d’un alignement complexe.

Dans le webinaire de lancement, nos experts Dr. Martin Schreyer et Dr. Gwilherm Nénert ont démontré comment Aeris réalise la XRR sans reconfiguration complexe. Cette accessibilité ouvre l’analyse des films minces et des surfaces à des laboratoires de tous secteurs – des revêtements aux batteries, aux semi-conducteurs, et bien plus encore.

Voici ce qu’il faut savoir.

Points clés

1. La XRD vous dit de quoi est constitué le matériau ; la XRR vous renseigne sur sa surface. La XRD identifie la structure cristalline et la phase, tandis que la XRR mesure les caractéristiques de surface, notamment l’épaisseur, la densité et la rugosité.
2. Avec Aeris, vous pouvez réaliser la XRR et la XRD sur une seule plateforme, en passant d’une technique à l’autre avec un minimum d’adaptation.
3. La XRR conventionnelle nécessite un alignement soigneux de l’échantillon, ce qui peut augmenter le temps de mesure et introduire des possibilités de variabilité dépendant de l’opérateur. Avec Aeris, il suffit de charger et de mesurer – aucune plateforme dédiée ni optique spécialisée n’est requise.
4. Aeris capture une image 2D complète à chaque angle au lieu d’un seul point de données, vous fournissant la courbe de réflectivité ainsi que des informations structurelles supplémentaires dans la direction orthogonale, avec un contrôle sur la quantité de données intégrée.

Dans l’analyse des couches minces, la précision n’est pas négociable

La principale utilisation de la XRR est la caractérisation des films minces. Dans de nombreuses applications, quelques nanomètres peuvent faire la différence entre des performances optimales et une défaillance du produit.

Prenons la fabrication des semi-conducteurs. Les oxydes de grille – les couches isolantes qui séparent la grille de commande d’un transistor du canal semi-conducteur sous-jacent – n’ont généralement qu’une épaisseur de quelques nanomètres, et le contrôle de cette épaisseur est crucial. Trop mince, et le courant fuit et le dispositif surchauffe. Trop épais, et la commutation ralentit, ce qui nuit aux performances. Vérifier ces couches de manière non destructive, avec une précision à l’échelle nanométrique, est exactement ce pour quoi la XRR a été conçue.

Une étude de 2025 sur les diélectriques de grille modernes illustre l’enjeu : les chercheurs ont utilisé la XRR pour comparer des films de HfO₂ dopés et non dopés et ont constaté que même de subtiles différences de densité de la couche d’interface et de rugosité de surface correspondaient à des variations mesurables des performances électriques.

Les revêtements fonctionnels fournissent un autre exemple. Il s’agit des films de protection, optiques et magnétiques utilisés dans le stockage d’énergie, l’électronique et la fabrication. Qu’un revêtement soit performant dépend de son épaisseur, de sa douceur de surface et de la qualité de sa formation, sans défauts à l’interface. La XRR révèle tout cela sans découper ni endommager l’échantillon.

Cette importance s’étend aux interfaces enfouies qu’un microscope à force atomique ne peut même pas atteindre. Dans une étude de 2023 sur un film mince magnétique émergent à température ambiante, les chercheurs ont constaté que la rugosité de surface mesurée par XRR était plus élevée que la valeur obtenue par microscopie à force atomique (AFM). Les auteurs ont attribué cette différence en partie à la capacité de la XRR à détecter la rugosité à l’interface enfouie film-substrat, sous la surface à laquelle l’AFM était limitée.

Aeris fait passer la XRR de technique de spécialiste à pratique courante

La XRR est traditionnellement considérée comme une technique complexe, réservée aux spécialistes. Les configurations conventionnelles nécessitaient un alignement soigneux de l’échantillon, reconnu depuis longtemps comme la source d’erreur de mesure la plus courante de la technique, avec des recherches publiées indiquant que l’alignement sur les réflectomètres commerciaux est difficile à maîtriser et dépend fortement des compétences de l’opérateur.

Les configurations XRR traditionnelles ont également généralement nécessité des systèmes dédiés sur pied et des optiques spécialisées, rendant la technique hors de portée de nombreux laboratoires réalisant des analyses de routine. Le logiciel avancé d’Aeris et sa conception sans alignement ont changé cela, en faisant de la XRR une plateforme de paillasse compacte et accessible.

Comment Aeris rend la XRR de routine

La clé réside dans la combinaison d’une mesure 1D basée sur des trames avec une technologie de détecteur 2D avancée. Plutôt qu’un détecteur ponctuel unique, Aeris capture une image 2D à chaque angle et vous permet de choisir la quantité de données à intégrer. Cette image contient la courbe de réflectivité dont vous avez besoin, ainsi que des informations supplémentaires dans la direction orthogonale qui peuvent être évaluées lors du traitement des données. De plus, comme l’image complète est disponible, il est possible d’obtenir de bonnes données XRR même avec de faibles déplacements de l’échantillon, éliminant ainsi le besoin d’un alignement minutieux.

Le résultat est une XRR simple, sans alignement – il suffit de charger et de mesurer, sans plateforme dédiée ni optique spécialisée.

Analyse combinée XRR et XRD ; sans commutation complexe

Sur la plateforme Aeris, la XRR et la XRD cohabitent dans un seul instrument compact et polyvalent, mettant la diffraction de routine et l’analyse des films minces sur le même plan de travail. Passer d’une technique à l’autre ne demande guère plus qu’un changement de fente : il suffit de mesurer un échantillon de XRD sur poudre, puis un échantillon XRR juste après, et l’instrument vous indiquera si une pièce doit être changée avant de pouvoir poursuivre. Aucune complexité supplémentaire ; une opportunité d’erreur minimale.

Pour découvrir toute l’étendue des capacités d’Aeris, revoir le webinaire de lancement avec Dr. Martin Schreyer et Dr. Gwilherm Nénert.

Si vous souhaitez voir ce qu’Aeris pourrait apporter à votre laboratoire, contactez notre équipe.