Oxydation du cobalt polycristallin dans un large domaine de température (20-500 °C) et de pression (10^-6 torr-760 torr). Étude par spectroscopies d'électrons (XPS et UPS) et étude cinétique

Laboratoire Maurice Letort — LARIGS — CNRS associé à l'Université de Nancy I Route de Vandœuvre, B.P. 104 - 54600 Villers-les-Nancy, France.

Résumé

L'oxydation du Cobalt a été étudiée à des températures inférieures ou égales à 500 °C et sous des pressions partielles d'oxygène comprises entre 760 et 10^-6 torr. Des mesures de vitesse d'oxydation ont été faites sous 1,5 torr d'oxygène. Après oxydation, la surface du ruban de cobalt a été examinée par les spectroscopies de photoélectrons X et UV. Selon les conditions de pression et de température, une couche d’oxyde CoO ou Co₃O₄ recouvre la surface. L épaisseur de cette couche est toujours supérieure à la profondeur d'analyse des spectroscopies utilisées ici. Avant que le régime d'oxydation du type parabolique ne soit établi, on met en évidence un régime d'oxydation initial qui peut être représenté par une loi linéaire. Le changement de loi d'oxydation serait associé à la formation d'une couche d'oxyde Co₃O₄ sur la couche d'oxyde CoO.

Abstract

Oxidation of polycrystalline cobalt has been studied for temperatures lower than or equal to 500 °C and under a wide range of oxygen partial pressures namely 760 to 10^-6 torr. Rate of oxidation has been measured under 1,5 . 10^-2 torr of oxygen; After oxidation the surface of the cobalt ribbon was caracterized by XPS and UPS. Depending on temperature and pressure conditions, a layer of either Co₃O₄ or CoO covered the surface. The thickness of this layer is always greater than the escape depth of the electrons used in XPS. A linear rate of oxidation is observed before the establishment of the parabolic rate. This change could be related to the growth of Co₃O₄ on top of the CoO layer.