Rugosité cinétique et mécanismes de croissance du silicium et du disiliciure de fer sur du silicium

par Alain Cruz

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Jacques Derrien.

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  • Résumé

    La phase beta du disiliciure de fer est un alliage a base de fer et de silicium qui semble posseder les proprietes d'un semiconducteur a gap direct alors que la plupart des autres siliciures sont metalliques. Son epitaxie sur des substrats de silicium (surfaces planes et surfaces a marches) a ete entreprise par l'epitaxie par jets moleculaires (mbe) en ultravide avec une caracterisation in-situ par de la diffraction d'electrons en incidence rasante (rheed). Dans une premiere partie nous caracterisons des surfaces a marches de substrats silicium a partir de l'analyse de cliches de diffraction (rheed). Nous determinons des parametres geometriques comme la hauteur des marches et la largeur des terrasses. Nos resultats portent sur des surfaces vicinales (111) et (100) de silicium. Sur la surface (111) on observe une stabilisation en marches de hauteurs mono et triatomique. En ce qui concerne les surfaces (100), nous avons pu stabiliser une surface presentant des terrasses de 50 a et une hauteur de marches biatomique. Dans une deuxieme partie, nous abordons le phenomene de rugosite cinetique que nous rencontrons durant nos etudes. C'est un probleme general de croissance a basse temperature ou la diffusion est reduite. Deux comportements differents ont ete montres. Ainsi, le fer et le silicium ont ete compares dans des experiences similaires. On a montre le developpement d'une rugosite cinetique au cours de la croissance. Des resultats anterieurs ont deja permis de trouver que le depot aleatoire d'atomes de fer sur une couche tampon de fer epitaxie, conduit a un comportement attendu. La surface developpe une faible rugosite. Par contre nos experiences ont montre clairement que le silicium a un comportement completement different et contraire a la theorie. On obtient une rugosite beaucoup plus importante que celle attendue pour une certaine epaisseur deposee. Nous montrons qu'il s'agit de phenomenes actives thermiquement. Enfin nous avons aborde le probleme de l'heteroepitaxie de fesi#2 sur le silicium par coevaporation stoechiometrique de fer et de silicium sur substrats plans, puis vicinaux afin de selectionner un seul domaine d'epitaxie. A haute temperature (450c - 650c), nous avons toujours trouve la phase alpha, alors qu'on s'attendrait a voir apparaitre la phase beta a ces temperatures. Ce resultat semble en fait provenir des conditions cinetiques propres a la mbe et au probleme d'epitaxie sur substrat. Les depots sur substrat vicinal, ont montre, a ce jour, que les marches ne selectionnent pas un seul domaine d'epitaxie de la phase beta. Par contre la phase alpha semble bien s'epitaxier le long des bords de marches comme le montrent les photos de microscopie electronique en transmission


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Informations

  • Détails : 1 vol. (146 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.: f. 36, 69, 11-112

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 23903
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