Contribution a l'etude des mecanismes de nucleation et de croissance des couches minces de diamant par mesures optiques in-situ

par STEPHANE MOULIN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de A.-M. BONNOT.

Soutenue en 1996

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

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  • Résumé

    Des mesures optiques in-situ de reflectivite, diffusion elastique, et spectroscopie de reflectivite differentielle, ont permis d'etudier les mecanismes de nucleation et de croissance des couches minces de diamant. L'elaboration des echantillons a ete effectuee par depot chimique en phase vapeur assiste par filament chaud, a partir d'un melange de methane et d'hydrogene. La diffusion elastique de la lumiere a ete reliee a la rugosite de surface de l'echantillon. Elle donne alors acces a la taille des cristaux de diamant. Leurs cinetiques de croissance peuvent ainsi etre etudiees. On observe en particulier, que la croissance ne debute qu'apres que les noyaux aient atteint un rayon critique (30-40 nm) en dessous duquel ils sont instables. Au dela, le rayon des cristaux evolue comme la racine carree du temps de depot, jusqu'a environ 60 nm. Ensuite, il evolue lineairement avec le temps. Les mesures optiques spectroscopiques de reflectivite differentielle sont tres sensibles a des modifications d'absorption et de rugosite de surface. Elles ont permis de reveler la formation de graphite polycristallin pendant la periode de nucleation du diamant. Une competition entre le depot de graphite et sa gravure par l'hydrogene atomique a pu etre observee. L'influence de la temperature du substrat a ete etudiee de 700 a 950c. On peut deduire de cette etude que la formation de graphite favorise la nucleation du diamant tant que le depot de graphite est limite par sa gravure (de 700 a 800c). Quand la gravure n'est plus suffisante (au dessus de 900c), la croissance du graphite inhibe la nucleation du diamant. On observe ainsi que la densite de nucleation est maximale vers 800c

  • Titre traduit

    Investigation of the diamond thin film nucleation and growth mechanisms by in-situ optical techniques


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Informations

  • Détails : 194 P.
  • Annexes : 90 REF.

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