Réactivité locale de surfaces de silicium (111) : étude par microscopie à effet tunnel

par Jean-Robert Roche

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Frank Salvan.

Soutenue en 1996

à Aix Marseille 2 , en partenariat avec Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (autre partenaire) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail consiste en l'etude par microscopie a effet tunnel de la reactivite chimique de plusieurs substrats de silicium. Ces substrats possedent chacun une densite de liaisons pendantes en surface differentes. Il s'agit des trois substrats suivants: le silicium (111) reconstruit 7x7, le silicium b-si(111) reconstruit 3x3, le silicium hydrogene qui lui n'est pas reconstruit en surface. La reactivite de la surface est etudiee sous ultra-vide lors de son exposition a une vapeur d'organometallique, le ferrocene ou le pentacarbonyl de fer qui peuvent etre utilises comme apport de metal lors de la croissance de siliciure. Ainsi, outre le caractere nucleophile ou electrophile de la surface, les sites d'adsorption sont regis par des effets steriques. Le pentacarbonyl de fer se chimisorbe sur une seule liaison pendante en creant une liaison fe-si, il reagit donc aussi bien avec celles de si(111)7x7 qu'avec celles de si(111)3x3. Le ferrocene quant a lui se lie a deux liaisons pendantes sur si(111)7x7 en creant des liaisons sic mais il ne reagit pas avec b-si(111) car les liaisons pendantes ne sont pas a distance adequate. La qualite des siliciures de fer obtenus a partir de ces molecules sur si(111)7x7 est conditionne par la chimisorption ; ainsi, pour ceux obtenus a partir de ferrocene une grande quantite de carbone subsiste dans le film, alors que ceux obtenus a partir de pentacarbonyl de fer sont de grandes qualites. Les agregats de siliciure ont ete images a l'echelle atomique et ceci, des les premiers stades de la nucleation puis de la croissance. Des resultats plus appliques lors de cvd assistee par stm ont egalement ete obtenus. Il s'agit de faire reagir localement un gaz avec la surface grace au stm. En partant de surfaces inertes face a ce gaz (b-si ou sih), des lithographies de resolution 3 a 4 nm ont ainsi ete obtenues, sur b-si(111)3x3 a partir de ferrocene, et sur h-si a partir de pentacarbonyl. Les mecanismes utilises sont l'activation locale de la surface par desorption stimulee de l'hydrogene dans un cas, et la modification de la reactivite de la molecule par effet stark sous la pointe dans l'autre

  • Titre traduit

    Local physical and chemical properties of silicon surfaces (111) : a scanning tunneling microscopy study


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